一种用于渐进多焦点镜片屈光度的检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及视光学技术领域，具体涉及一种用于渐进多焦点镜片屈光度的检测系 统。
【背景技术】
[0002] 流行病学调查显示，近视已成为全球性医学和社会问题，特别在亚洲地区近视 发病率逐年上升。在我国，近视患病率居高不下，其中小学生为22. 7%，初中生猛增到 55. 2 %，高中生则增加到70. 3 %，大学生的比例更是高达80 %，近视成为困惑我国青少年 健康成长的主要问题。另一方面，随着社会逐步进入老龄化，由于计划生育控制中国人口增 长，从而导致中国社会老龄化的速度会更加快，目前老视患者的数量将达到或超过3亿，老 视镜片的市场潜力是不可估量的。渐变镜片的出现无疑是一个巨大的飞跃，它是一种光焦 度从上到下逐渐增加的镜片，随着人眼观察范围由远至今，这种镜片的光焦度逐渐增大。
[0003] 随着市场的打开相应的渐变焦镜片检测仪器也将走红，如果单纯的从国外购买， 不但仪器设备的价格昂贵，同时由于生产厂家的操作员工、眼镜店的验光师等受到学历的 影响，对仪器的操作不能做到得心应手。基于上述情况，我们考虑从事专门针对渐变镜片检 测的测试仪器的开发工作。我们研宄的渐变焦检测仪器将具有以下几大优点：
[0004] (1)操作界面友好一一采用自主开发的渐变焦检测仪操作软件；
[0005] (2)针对性强一一为国内眼镜店验配渐变镜、生产厂检验渐变镜而设计；
[0006] (3)价格低廉一一因为自主开发并且去除多余的功能所以可以有效降低价格，通 过简单计算，初步预计市场销售价格在5万元左右；
[0007] (4)市场适应性强一一产品推广后将很容易被国内眼镜店和生产镜片厂家所接 受。
[0008] 随着渐变镜片市场的不断拓宽，该项目研发的产品也将越来越红火，其取得的社 会经济效益一定会非常的巨大。
[0009] 同时在技术意义上，该项研宄也可缩小我国在相关领域内同国外存在的技术差 距，为日后我国在该领域内能取得长远发展而奠定坚实的基础。
[0010] 由于渐进多焦点镜片的屈光度在整个表面范围内都不相同，且其面形是一种非轴 对称的回转面，因此仅测量少数的点或母线对于评价渐进多焦点镜片的整个面形是远远不 够的，必须测得尽可能多的点，得到各个点的球光度及散光度等参数。目前对渐进多焦点镜 片的检测方法较多，主要检测方法有：单点测量法、莫尔偏折法、朗奇光栅法和哈特曼法。 [0011] 单点测量法能实时精确的测出镜片一个较小区域中心点的屈光度分布信息，然 而，虽然单点测量法能精确给出选取的光点的信息，但其只能一次性检测出镜片的一小片 区域中心的屈光度分布，但鉴于渐进多焦点镜片对于镜片度数的严格控制，仅检测少数点 对于评价整个渐进多焦点镜片屈光度的信息是远远不够的。
【发明内容】
[0012] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于渐进多焦点镜片屈光度的检测系 统。
[0013] -种用于渐进多焦点镜片屈光度的检测系统，包括：沿光轴依次设置的光源、狭缝 和摄像机，待检测镜片设在狭缝和摄像机之间，且沿垂直于所述光轴的工作路径移动，所述 待检测镜片的工作路径上设有若干个工作位，针对每个工作位，所述摄像机沿着所述光轴 移动，并进行实时拍摄获取视频流；
[0014] 还包括数据处理模块，用于针对每个工作位下的视频流，从中选取清晰度最高的 一帧图像，并根据该时刻对应的摄像机位置计算待检测镜片的屈光度。
[0015] 利用该检测系统检测待检测镜片（即渐进多焦点镜片）的屈光度时，首先将待检 测镜片固定在某一工作位，然后移动摄像机与待检测镜片间的距离，使摄像机拍摄到的图 像（拍摄到的狭缝）清晰，然后根据此时摄像机的位置计算镜片光照区域的屈光度。由于 待检测镜片可以移动，因此，按照预设的工作路径将待检测镜片移动到下一个工作位（此 时镜片的光照区域也相应的发生移动），按照上述方法即可得到此时光照区域的屈光度。通 过合理设置工作位，即可得到镜片上所有区域的屈光度。
[0016] 作为优选，本发明中相邻工作位之间的距离为1_，以确保检测结果的可靠性。
[0017] 该检测系统通过使待检测镜片移动，利用单点测量法进行检测，具有原理简单清 晰、操作方便、能精确迅速测量镜片各点信息的优点，且能完整的测出整个镜片的屈光度。
[0018] 所述光源的中心点、狭缝的中心点、待检测镜片的远基准点以及摄像机镜头的面 中心等尚。
[0019] 所述狭缝宽度为0?2mm，且连续可调。根据距离的使用情况可以调节狭缝宽度， 进而得到最佳测试效果。
[0020] 所述的狭缝到待检测镜片的距离（沿光轴的距离）为20?40cm。作为优选，所述 狭缝到待检测镜片的距离为30cm。
[0021] 本发明的检测系统还包括移动装置，所述移动装置通过步进电机带动摄像机沿所 述光轴移动。相应的，所述的数据处理模块根据所述步进电机的移动步进获取清晰度最高 的图像拍摄时刻下摄像机的位置。
[0022] 为获取清晰度最高的图像，除了通过步进电机带动摄像机移动外，作为优选，所述 摄像机的镜头可以进行手动调焦，相应为得到清晰度最高的图像拍摄时摄像机的位置，作 为另一种实现方式，所述的移动装置上设有读数标尺，该读数标尺包括精读标尺和粗读标 尺，粗读标尺用于显示步进电机带动的位置，粗读标尺用于显示手动调焦的位置，将粗读标 尺和精度标尺的读数相加，即可得到此时摄像机的实际位置。
[0023] 所述数据处理模块根据清晰度最高的图像的拍摄时摄像机与待检测镜片之间的 距离计算该工作位下待检测镜片上光线照射区域的屈光度。本发明中采用图像中边缘点的 锐度作为该图像的清晰度，计算时首先从所述图像中任意选取一个边缘点，并获取以该边 缘点为中心、大小为3X3的图像块，然后根据如下公式计算边缘点的锐度P :
[0024] P = J([max(/)-min(/)]2/nj 1 ，
[0025] 其中，max(f)为所述图像块中处于对角位置和中线位置上的两个像素点的灰度差 的最大值，min(f)为所述图像块中处于对角位置和中线位置上的两个像素点的灰度差的最 小值，η = 8。
[0026] 本发明中采用逐个像元领域梯度的计算方法，即对某个像素点附近选取8个点， 计算最大和最小灰度值，然后进行平方差求得图像每点周围的灰度扩散统计，其值越大，表 明图像越清晰。
[0027] 从实际获得图像以及焦距中，可以看出获得的图像效果质量较好，最终计算得到 该工作位下待检测镜片的屈光度与实际屈光度的相对误差越小。在实际应用时，通过该算 法计算一帧图像清晰度的时间大概在2ms，判断图像清晰大概在10帧左右完成，也就是整 个自动对焦时间在20ms左右完成。
[0028] 所述数据处理模块通过如下方法计算待检测镜片的屈光度D :
【主权项】
1. 一种用于渐进多焦点镜片屈光度的检测系统，其特征在于，包括： 沿光轴依次设置的光源、狭缝和摄像机，待检测镜片设在狭缝和摄像机之间，且沿垂直 于所述光轴的工作路径移动，所述待检测镜片的工作路径上设有若干个工作位，针对每个 工作位，所述摄像机沿着所述光轴移动，并进行实时拍摄获取视频流； 还包括数据处理模块，用于针对每个工作位下的视频流，从中选取清晰度最高的一帧 图像，并根据该时刻对应的摄像机位置计算待检测镜片的屈光度。
2. 如权利要求1所述的用于渐进多焦点镜片屈光度的检测系统，其特征在于，所述光 源的中心点、狭缝的中心点、待检测镜片的远基准点以及摄像机镜头的面中心等高。
3. 如权利要求1所述的用于渐进多焦点镜片屈光度的检测系统，其特征在于，所述狭 缝宽度为〇?2mm，且连续可调。
4. 如权利要求1所述的用于渐进多焦点镜片屈光度的检测系统，其特征在于，所述的 狭缝到待检测镜片的距离为20?40cm。
5. 如权利要求1所述的用于渐进多焦点镜片屈光度的检测系统，其特征在于，还包括 移动装置，所述移动装置通过步进电机带动摄像机沿所述光轴移动。
6. 如权利要求5所述的用于渐进多焦点镜片屈光度的检测系统，其特征在于，所述数 据处理模块根据所述步进电机的移动步进获取清晰度最高的图像拍摄时刻下摄像机与待 检测镜片之间的距离。
7. 如权利要求1?6中任意一项所述的用于渐进多焦点镜片屈光度的检测系统，其特 征在于，所述数据处理模块根据清晰度最高的图像的拍摄时摄像机与待检测镜片之间的距 离计算该工作位下待检测镜片上光线照射区域的屈光度。
8. 如权利要求7所述的用于渐进多焦点镜片屈光度的检测系统，其特征在于，所述数 据处理模块采用图像中边缘点的锐度作为该图像的清晰度，计算时首先从所述图像中任意 选取一个边缘点，并获取以该边缘点为中心、大小为3X3的图像块，然后根据如下公式计 算边缘点的锐度P: 丁、-
-. > 其中，max(f)为所述图像块中处于对角位置和中线位置上的两个像素点的灰度差的 最大值，min(f)为所述图像块中处于对角位置和中线位置上的两个像素点的灰度差的最小 值，n= 8〇
9. 如权利要求8所述的用于渐进多焦点镜片屈光度的检测系统，其特征在于，所述数 据处理模块通过如下方法计算待检测镜片的屈光度D:
x是拍摄时摄像机的聚焦透镜与待检测镜片之间的距离，F是摄像机的聚焦透镜的焦 距，1是狭缝到待检测镜片的距离，H是狭缝的高度，H"是摄像机拍摄到的狭缝的高度。
【专利摘要】本发明公开了一种用于渐进多焦点镜片屈光度的检测系统，包括：沿光轴依次设置的光源、狭缝和摄像机，待检测镜片设在狭缝和摄像机之间，且沿垂直于所述光轴的工作路径移动，所述待检测镜片的工作路径上设有若干个工作位，针对每个工作位，所述摄像机沿着所述光轴移动，并进行实时拍摄获取视频流；还包括数据处理模块，用于针对每个工作位下的视频流，从中选取清晰度最高的一帧图像，并根据该时刻对应的摄像机位置计算待检测镜片的屈光度。本发明的检测系统，使用方便，利用单点检测的原理，仅通过对待检测镜片进行位移，即获取整个镜片的屈光度，操作简单、易于实现。
【IPC分类】A61B3-103
【公开号】CN104605810
【申请号】CN201510081320
【发明人】郑茹, 徐丹阳, 汪超, 隋成华
【申请人】杭州市质量技术监督检测院
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年2月15日