[发明专利]一种无机械运动的透镜焦距测试方法

权利要求书

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。

2.根据权利要求1所述的一种无机械运动的透镜焦距测试方法，其特征在于，该测试方法适用的测试装置包括：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LED光源的出射光路上；所述电控变焦透镜上连接高压放大器，高压放大器通过函数发生器连接至电脑端，在电脑端操作函数发生器为高压放大器提供不同的驱动信号，从而驱动电控变焦透镜的焦距连续可调；高压放大器与示波器连接，在示波器上检测高压放大器输出的波形；显微镜连接至电脑端，电脑端安装有自动扫描示波器上的电压波形、从而获得高压放大器上驱动电压的软件，及对显微镜所成图像进行处理的软件。

3.根据权利要求1所述的一种无机械运动的透镜焦距测试方法，其特征在于，高压放大器输出电压范围为0-200伏。