專利名稱：自動焦度計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動焦度計(jì)，詳細(xì)的說，涉及一種使用二維位置敏感探測器(PSD) 作為光檢測裝置的自動焦度計(jì)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的自動焦度計(jì)是將從光源發(fā)出的光束通過目標(biāo)物體向被檢測鏡片進(jìn)行投光， 使用光檢測裝置對透過被檢測鏡片的光束進(jìn)行檢測，根據(jù)放置被檢測鏡片前后光檢測裝置 檢測到的目標(biāo)物體所成像位置的差異來計(jì)算被檢測鏡片的折射特性。所述的光檢測裝置通常采用CXD圖像傳感器，它通過接收目標(biāo)物體的像，根據(jù)成 像器輸出信號的脈沖數(shù)和像素的尺寸等通過重心算法或中心算法解算出目標(biāo)物體像的位 置。由于CXD是陣列型器件，像素的大小限制了 CXD的分辨率，一般在10微米左右，再加上 目標(biāo)物體像邊緣的不清晰對算法的影響，焦度計(jì)所能達(dá)到的精度是有限。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決傳統(tǒng)焦度計(jì)在一些技術(shù)方面的不足，本發(fā)明對焦度計(jì)作了改進(jìn)，提供一 種能夠測量鏡片的球鏡度、柱鏡度、棱鏡度、散光軸位等參數(shù)，其精度較使用CCD圖像傳感 器作為光檢測裝置的焦度計(jì)有較大提高的自動焦度計(jì)。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明是一種自動焦度計(jì)，其特征在于，包括環(huán)形掃描光束發(fā)生器、鏡片支承、會 聚透鏡和二維PSD ( 二維位置敏感探測器)，所述的環(huán)形掃描光束發(fā)生器包括光源和準(zhǔn)直器 件，所述的鏡片支承、會聚透鏡和二維PSD位于光軸上。本發(fā)明所述的光源和準(zhǔn)直器件與電機(jī)相連。本發(fā)明所述的環(huán)形掃描光束還包括旋轉(zhuǎn)部件，所述的旋轉(zhuǎn)部件與電機(jī)相連。本發(fā)明所述的旋轉(zhuǎn)部件是旋轉(zhuǎn)片，所述的旋轉(zhuǎn)片上開有一個偏離光軸的透光小 孔。本發(fā)明所述的旋轉(zhuǎn)部件還可以是雙光楔或斜方棱鏡或一對相互平行的平面鏡。本發(fā)明的有益效果是，由于PSD是一種連續(xù)型的模擬器件，克服了陣列型器件分 辨率受像元尺寸限制的缺陷，其分辨率可達(dá)Ium甚至更高，并且它忽略了光斑的形狀細(xì)節(jié)， 直接給出光斑重心位置，高效而快捷，從而使焦度計(jì)的精度大大提高。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是雙光楔偏移光束的示意圖6是斜方棱鏡偏移光束的示意圖。圖中1是光源，2是準(zhǔn)直透鏡，3是旋轉(zhuǎn)片，4是鏡片支承，5是被檢測鏡片，6是會 聚透鏡，7是二維PSD，8是光軸，9是雙光楔，10是斜方棱鏡。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；光源1發(fā)出的單色光通過準(zhǔn)直透鏡2后形 成一較寬的準(zhǔn)直光束，此光束半徑大于掃描光束的掃描半徑，旋轉(zhuǎn)片3上有一個偏離光軸8 的透光小孔，在電機(jī)帶動下繞光軸8旋轉(zhuǎn)，用于產(chǎn)生環(huán)形掃描細(xì)光束，掃描半徑即為小孔到 光軸8的距離，鏡片支承4用于支承被檢測鏡片5，其中心透光，會聚透鏡6將環(huán)形掃描光束 會聚到位于其焦面上的二維PSD7上。圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；其中光源1發(fā)出的單色光通過準(zhǔn)直透鏡2 后直接形成一與光軸8重合的細(xì)光束，通過雙光楔9后相對光軸8產(chǎn)生一定的平行偏移，雙 光楔9的楔角方向相反放置，偏移量由雙光楔9的楔角和距離決定，圖5是雙光楔9偏移光 束的示意圖；雙光楔9在電機(jī)帶動下繞光軸8旋轉(zhuǎn)，即可產(chǎn)生環(huán)形掃描細(xì)光束，其余部件與 圖1所示實(shí)施例相同。圖3是本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；其中光源1發(fā)出的單色光通過準(zhǔn)直透鏡2后 直接形成一與光軸8重合的細(xì)光束，通過斜方棱鏡10 (也可以用一對相互平行的平面鏡代 替，鏡面是相對擺放的，鏡面與光軸8具有一定夾角)后相對光軸8產(chǎn)生一定的平行偏移， 偏移量由斜方棱鏡10兩斜面之間的距離決定，圖6是斜方棱鏡10偏移光束的示意圖，斜方 棱鏡10的橫截面是個平行四邊形，斜方棱鏡10在電機(jī)帶動下繞光軸8旋轉(zhuǎn)，即可產(chǎn)生環(huán)形 掃描細(xì)光束，其余部件與圖1所示實(shí)施例相同。圖4是本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；其中光源1發(fā)出的單色光通過準(zhǔn)直透鏡2 后直接形成一與光軸8平行而不重合的細(xì)光束，其到光軸8的距離即為掃描光束的掃描半 徑，光源1和準(zhǔn)直透鏡2在電機(jī)帶動下繞光軸8旋轉(zhuǎn)，即可產(chǎn)生環(huán)形掃描細(xì)光束，其余部件 與圖1所示實(shí)施例相同。環(huán)形掃描光束發(fā)生器的功能是產(chǎn)生一束準(zhǔn)直的細(xì)光束，光軸8依次通過鏡片支承 4、會聚透鏡6和二維PSD7的中心，這個細(xì)光束與光軸8平行而不重合，并且繞光軸8以一 定半徑旋轉(zhuǎn)，細(xì)光束的光束半徑相比旋轉(zhuǎn)半徑要小得多。準(zhǔn)直透鏡2完成光束準(zhǔn)直的功能，它可以是一片透鏡，也可以是幾片透鏡的組合， 也可以包含光闌，準(zhǔn)直透鏡2的不同結(jié)構(gòu)(鏡片焦距的不同、鏡片相對光源1位置的不同、 光闌大小和位置的不同等)可以控制準(zhǔn)直光束的大小，即具有不同半徑。實(shí)施例1中準(zhǔn)直透鏡2先產(chǎn)生寬光束，其半徑要大于光束旋轉(zhuǎn)半徑加上所需要的 細(xì)光束的半徑，細(xì)光束通過旋轉(zhuǎn)片3上的小孔產(chǎn)生，小孔的半徑就是細(xì)光束的半徑，小孔偏 離旋轉(zhuǎn)軸就使得光束與光軸8平行而不重合。實(shí)施例2、3、4中細(xì)光束直接由準(zhǔn)直透鏡2產(chǎn)生，其中的準(zhǔn)直透鏡2與實(shí)施例1中 的準(zhǔn)直透鏡2結(jié)構(gòu)不同。實(shí)施例2、3中細(xì)光束偏離光軸8分別由雙光楔9和斜方棱鏡10實(shí)現(xiàn)。實(shí)施例4中細(xì)光束偏離光軸8由光源1和準(zhǔn)直透鏡2偏離光軸8實(shí)現(xiàn)，實(shí)施例1、2、3中光軸8是通過光源1和準(zhǔn)直透鏡2中心，即光源1和準(zhǔn)直透鏡2與鏡片支承4、會聚 透鏡6和二維PSD7的中心同軸。設(shè)環(huán)形掃描光束掃描半徑為R，會聚透鏡6焦距為f，當(dāng)未放入被檢測鏡片5或被
檢測鏡片5無焦度時，環(huán)形掃描光束會落在二維PSD7的中心；當(dāng)被檢測鏡片5只具有球鏡
0 IOOOr
度S時，環(huán)形掃描光束將在二維PSD7上留下一半徑為r的圓形軌跡，則球鏡度$ = 當(dāng)

被檢測鏡片5具有柱鏡度C時，環(huán)形掃描光束將在二維PSD7上留下一橢圓形軌跡，其長軸
半徑為rl，短軸半徑為r2，則柱鏡度C = ~L其短軸方向即為散光軸8位；當(dāng)被檢
rJ ，
測鏡片5具有棱鏡度P時，環(huán)形掃描光束在二維PSD7上的軌跡的中心將偏離二維PSD7的
^ ΓΤΤ2 ^T 100 γ~ 7 中心，設(shè)其坐標(biāo)為(X，V)，則戶=V忍+py = 了如+y二維PSD7也可以不放置在會聚透鏡6的焦面上，根據(jù)其偏離會聚透鏡6焦面的距 離，上述公式需要進(jìn)行相應(yīng)變形，最后同樣可以計(jì)算得相應(yīng)的參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種自動焦度計(jì)，其特征在于，包括環(huán)形掃描光束發(fā)生器、鏡片支承(4)、會聚透鏡 (6)和二維PSD (7)，所述的環(huán)形掃描光束發(fā)生器包括光源(1)和準(zhǔn)直器件(2)，所述的鏡片 支承(4)、會聚透鏡(6)和二維PSD(7)位于光軸(8)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動焦度計(jì)，其特征在于，所述的光源(1)和準(zhǔn)直器件(2)與 電機(jī)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動焦度計(jì)，其特征在于，所述的環(huán)形掃描光束還包括旋轉(zhuǎn) 部件，所述的旋轉(zhuǎn)部件與電機(jī)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動焦度計(jì)，其特征在于，所述的旋轉(zhuǎn)部件是旋轉(zhuǎn)片(3)，所 述的旋轉(zhuǎn)片(3)上開有一個偏離光軸(8)的透光小孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動焦度計(jì)，其特征在于，所述的旋轉(zhuǎn)部件是雙光楔(9)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動焦度計(jì)，其特征在于，所述的旋轉(zhuǎn)部件是斜方棱鏡(10)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動焦度計(jì)，其特征在于，所述的旋轉(zhuǎn)部件是一對相互平行 的平面鏡。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動焦度計(jì)，包括環(huán)形掃描光束發(fā)生器、鏡片支承、會聚透鏡和二維PSD(二維位置敏感探測器)，所述的環(huán)形掃描光束發(fā)生器包括光源和準(zhǔn)直器件，所述的鏡片支承、會聚透鏡和二維PSD位于光軸上。本發(fā)明的有益效果是，由于PSD是一種連續(xù)型的模擬器件，克服了陣列型器件分辨率受像元尺寸限制的缺陷，其分辨率可達(dá)1μm甚至更高，并且它忽略了光斑的形狀細(xì)節(jié)，直接給出光斑重心位置，高效而快捷，從而使焦度計(jì)的精度大大提高。
文檔編號G01M11/02GK102095571SQ20101057219
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者孟紅祥, 朱韌 申請人:杭州奧普特光學(xué)有限公司