本發(fā)明涉及光學(xué)透鏡焦距測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光學(xué)透鏡焦距自動(dòng)測試系統(tǒng)及自動(dòng)測試方法。

背景技術(shù)：

電潤濕變焦液體透鏡基于仿生技術(shù)，突破當(dāng)前空間成像與測量技術(shù)瓶頸，完成大小視場可調(diào)、連續(xù)變焦成像等功能，且具有：可變焦，大范圍清晰成像；單一鏡片，成本低；結(jié)構(gòu)簡單，占用空間?。豢箾_擊性能高；電場控制，反應(yīng)迅速；無活動(dòng)部件，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

透鏡焦距是反映光學(xué)系統(tǒng)和透鏡特性的一個(gè)重要參數(shù)，因此對于透鏡的測量也顯得尤為重要，選擇一種恰當(dāng)?shù)男兄行У臏y量方法成為測量透鏡性能的關(guān)鍵所在。液體透鏡焦距隨電壓變化而變化，焦距變化區(qū)間大，傳統(tǒng)焦距儀難以滿足焦距測量區(qū)間要求；采用高速攝影拍攝液透鏡界面輪廓獲取焦距的方法只能針對鏡體本身透明的情況，無法適用當(dāng)前大部分液透鏡產(chǎn)品。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種光學(xué)透鏡焦距自動(dòng)測試系統(tǒng)及自動(dòng)測試方法，克服了現(xiàn)有焦距儀量程小以及高速攝影拍攝界面輪廓方法適用局限性等不足，本發(fā)明的量程大、精度高，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化測量的。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種光學(xué)透鏡焦距自動(dòng)測試系統(tǒng)，用于對待測光學(xué)透鏡進(jìn)行焦距測試，其特點(diǎn)是，該焦距自動(dòng)測試系統(tǒng)包含：

底座支架子系統(tǒng)及沿其長度方向上依次設(shè)置的光源子系統(tǒng)及成像子系統(tǒng)；

所述的待測光學(xué)透鏡設(shè)置在所述的光源子系統(tǒng)及成像子系統(tǒng)之間，并設(shè)置在所述的底座支架子系統(tǒng)上；

一數(shù)據(jù)采集顯示子系統(tǒng)，與所述的成像子系統(tǒng)通信連接；

一驅(qū)動(dòng)電源子系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)所述的待測光學(xué)透鏡進(jìn)行變焦，并與所述的數(shù)據(jù)采集顯示子系統(tǒng)通信連接；

一步進(jìn)電機(jī)子系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)所述的成像子系統(tǒng)，并與所述的數(shù)據(jù)采集顯示子系統(tǒng)通信連接；

光源子系統(tǒng)發(fā)出經(jīng)分劃后的平行光束照射至待測光學(xué)透鏡上，步進(jìn)電機(jī)子系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)成像子系統(tǒng)移動(dòng)，改變驅(qū)動(dòng)電源子系統(tǒng)輸出的電壓值，以在成像子系統(tǒng)上形成一清晰圖像，數(shù)據(jù)采集顯示子系統(tǒng)對該圖像進(jìn)行解析獲得該電壓值對應(yīng)的焦距值。

所述的光源子系統(tǒng)包含一提供照明的LED光源，一對照明進(jìn)行分劃的分劃板及一提供平行光束的平行光管。

所述的分劃板為朗奇光柵。

所述的成像子系統(tǒng)包含依次連接的光柵成像裝置及相機(jī)成像裝置，所述的光柵成像裝置用于對朗奇光柵進(jìn)行成像，所述的相機(jī)成像裝置用于獲取光柵成像，并得到朗奇光柵的光柵周期；所述的步進(jìn)電機(jī)子系統(tǒng)包含一步進(jìn)電機(jī)及一驅(qū)動(dòng)控制器，所述的步進(jìn)電機(jī)設(shè)置在所述的相機(jī)成像裝置的下方，以驅(qū)動(dòng)相機(jī)成像裝置運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)光柵成像裝置移動(dòng)，所述的驅(qū)動(dòng)控制器與數(shù)據(jù)采集顯示子系統(tǒng)通信連接。

所述的數(shù)據(jù)采集顯示子系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)電源子系統(tǒng)之間、數(shù)據(jù)采集顯示子系統(tǒng)與相機(jī)成像裝置之間及數(shù)據(jù)采集顯示子系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)控制器之間均采用通信線纜連接。

所述的光柵成像裝置為測量顯微物鏡。

所述的待測光學(xué)透鏡為液體透鏡及普通光學(xué)鏡片中的一種。

所述的待測光學(xué)透鏡通過一透鏡夾持器與所述的底座支架子系統(tǒng)連接。

一種如上述的光學(xué)透鏡焦距自動(dòng)測試系統(tǒng)的自動(dòng)測試方法，其特點(diǎn)是，包含以下步驟：

S1、初始化光學(xué)透鏡焦距自動(dòng)測試系統(tǒng)，并給光學(xué)透鏡焦距自動(dòng)測試系統(tǒng)上電；

S2、光源子系統(tǒng)發(fā)出經(jīng)分劃后的平行光束照射至待測光學(xué)透鏡上；

S3、驅(qū)動(dòng)控制器發(fā)送控制命令，步進(jìn)電機(jī)子系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)成像子系統(tǒng)移動(dòng)一預(yù)設(shè)距離長度；

S4、改變驅(qū)動(dòng)電源子系統(tǒng)輸出的電壓值，成像子系統(tǒng)采用自動(dòng)聚焦搜素算法獲得最清晰的一幀圖像；

S5、數(shù)據(jù)采集顯示子系統(tǒng)根據(jù)最清晰的一幀圖像，根據(jù)光柵物高與像高的比例關(guān)系，計(jì)算得出待測光學(xué)透鏡的焦距值；

S6、判斷步進(jìn)電機(jī)子系統(tǒng)是否到達(dá)距離移動(dòng)的極限位置；

若否，則返回步驟S3；

若是，則結(jié)束光學(xué)透鏡焦距的自動(dòng)測試。

所述的自動(dòng)測試方法還包含一步驟S7；

S7、數(shù)據(jù)采集顯示子系統(tǒng)根據(jù)驅(qū)動(dòng)電源子系統(tǒng)輸出的電壓值與對應(yīng)獲得的焦距值的關(guān)系，繪制函數(shù)曲線圖。

本發(fā)明一種光學(xué)透鏡焦距自動(dòng)測試系統(tǒng)及自動(dòng)測試方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明基于放大率方法并結(jié)合機(jī)器視覺、自動(dòng)控制裝置等，能夠顯著提高測試效率和準(zhǔn)確度；通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)成像子系統(tǒng)行進(jìn)，然后通過改變電壓來尋找清晰的圖像，得到焦距與電壓的關(guān)系，這樣可以大大的提高測量的時(shí)間，同時(shí)由于電壓可以控制得更精確，因而也會(huì)降低測量帶來的誤差。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種光學(xué)透鏡焦距自動(dòng)測試系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為正透鏡焦距測量原理圖；

圖3是負(fù)透鏡焦距測量原理圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，通過詳細(xì)說明一個(gè)較佳的具體實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。

如圖1所示，一種光學(xué)透鏡焦距自動(dòng)測試系統(tǒng)，用于對待測光學(xué)透鏡101進(jìn)行焦距測試，待測光學(xué)透鏡101為液體透鏡及普通光學(xué)鏡片中的一種，該焦距自動(dòng)測試系統(tǒng)包含：底座支架子系統(tǒng)102、光源子系統(tǒng)、成像子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集顯示子系統(tǒng)105、驅(qū)動(dòng)電源子系統(tǒng)106、步進(jìn)電機(jī)子系統(tǒng)，其中，光源子系統(tǒng)包含一提供照明的LED光源1031，一對照明進(jìn)行分劃的分劃板1032及一提供平行光束的平行光管1033；成像子系統(tǒng)包含光柵成像裝置1041及相機(jī)成像裝置1042；步進(jìn)電機(jī)子系統(tǒng)包含一步進(jìn)電機(jī)1071及一驅(qū)動(dòng)控制器1072。

如圖1所示，光源子系統(tǒng)及成像子系統(tǒng)沿所述的底座支架子系統(tǒng)102的長度方向設(shè)置，待測光學(xué)透鏡101設(shè)置在所述的光源子系統(tǒng)與成像子系統(tǒng)之間，并設(shè)置在所述的底座支架子系統(tǒng)102上；數(shù)據(jù)采集顯示子系統(tǒng)105分別與驅(qū)動(dòng)電源子系統(tǒng)106及驅(qū)動(dòng)控制器1072通信連接，驅(qū)動(dòng)電源子系統(tǒng)106用于驅(qū)動(dòng)所述的待測光學(xué)透鏡101進(jìn)行變焦，步進(jìn)電機(jī)1071設(shè)置在所述的相機(jī)成像裝置1042的下方，以驅(qū)動(dòng)相機(jī)成像裝置1042運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)光柵成像裝置1041移動(dòng)；所述的光柵成像裝置1041用于對朗奇光柵2022進(jìn)行成像，所述的相機(jī)成像裝置1042用于獲取光柵成像，并得到朗奇光柵的光柵周期。

在本實(shí)施例中，較佳地，分劃板2022采用朗奇光柵，光柵成像裝置1041采用測量顯微物鏡，待測光學(xué)透鏡101通過一透鏡夾持器與所述的底座支架子系統(tǒng)102連接，驅(qū)動(dòng)電源子系統(tǒng)106由函數(shù)發(fā)生器、高壓放大器組成，為待測光學(xué)透鏡101提供驅(qū)動(dòng)電壓，通過程序控制函數(shù)發(fā)生器的輸出波形參數(shù)，并用示波器實(shí)時(shí)監(jiān)測高壓放大器的電壓，得到用于驅(qū)動(dòng)待測光學(xué)透鏡101的精確電壓值；優(yōu)選地，數(shù)據(jù)采集顯示子系統(tǒng)105與驅(qū)動(dòng)電源子系統(tǒng)106之間、數(shù)據(jù)采集顯示子系統(tǒng)105與相機(jī)成像裝置1042之間及數(shù)據(jù)采集顯示子系統(tǒng)105與驅(qū)動(dòng)控制器1072之間均采用通信線纜108連接。

本發(fā)明的工作原理，如圖2及圖3所示，其中，圖2為正透鏡焦距測量原理圖，圖3是負(fù)透鏡焦距測量原理圖；圖2中主要包含平行光管201、被測透鏡202及測量顯微物鏡203；圖3中主要包含平行光管301、被測透鏡302及測量顯微物鏡303。根據(jù)幾何光學(xué)可知：

其中，y′表示像高，y表示物高，f′表示待測透鏡焦距，f₀′表示測量裝置系統(tǒng)焦距；

由式(1)可得：

本發(fā)明測量透鏡的焦距時(shí)，焦距計(jì)算公式為：

測量時(shí)將被測透鏡裝在透鏡夾持器上，光柵分劃刻線經(jīng)平行光管、被測透鏡和顯微物鏡后成像在相機(jī)焦面上，通過測出分劃板上像的大小，即可求出被測透鏡的焦距。通過圖像處理得到朗奇光柵像的光柵周期，即可得到像高與物高之間的比例，利用公式(3)就可以得到待測光學(xué)透鏡的焦距值。

結(jié)合上述的光學(xué)透鏡焦距自動(dòng)測試系統(tǒng)，本發(fā)明還公開了一種自動(dòng)測試方法，包含以下步驟：

S1、初始化光學(xué)透鏡焦距自動(dòng)測試系統(tǒng)，并給光學(xué)透鏡焦距自動(dòng)測試系統(tǒng)上電；

S2、光源子系統(tǒng)發(fā)出經(jīng)分劃后的平行光束照射至待測光學(xué)透鏡上；

S3、驅(qū)動(dòng)控制器發(fā)送控制命令，步進(jìn)電機(jī)子系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)成像子系統(tǒng)移動(dòng)一預(yù)設(shè)距離長度；

S4、改變驅(qū)動(dòng)電源子系統(tǒng)輸出的電壓值，成像子系統(tǒng)采用自動(dòng)聚焦搜素算法獲得最清晰的一幀圖像；

S5、數(shù)據(jù)采集顯示子系統(tǒng)根據(jù)最清晰的一幀圖像，根據(jù)光柵物高與像高的比例關(guān)系，計(jì)算得出待測光學(xué)透鏡的焦距值；

S6、判斷步進(jìn)電機(jī)子系統(tǒng)是否到達(dá)距離移動(dòng)的極限位置；

若否，則返回步驟S3；

若是，則結(jié)束光學(xué)透鏡焦距的自動(dòng)測試；

S7、數(shù)據(jù)采集顯示子系統(tǒng)根據(jù)驅(qū)動(dòng)電源子系統(tǒng)輸出的電壓值與對應(yīng)獲得的焦距值的關(guān)系，繪制函數(shù)曲線圖。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。