CN102095571B - 自动焦度计 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自动焦度计，包括环形扫描光束发生器、镜片支承、会聚透镜和二维PSD(二维位置敏感探测器)，所述的环形扫描光束发生器包括光源和准直器件，所述的镜片支承、会聚透镜和二维PSD位于光轴上。本发明的有益效果是，由于PSD是一种连续型的模拟器件，克服了阵列型器件分辨率受像元尺寸限制的缺陷，其分辨率可达1um甚至更高，并且它忽略了光斑的形状细节，直接给出光斑重心位置，高效而快捷，从而使焦度计的精度大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动焦度计，详细的说，涉及一种使用二维位置敏感探测器(PSD)作为光检测装置的自动焦度计。
背景技术
现有的自动焦度计是将从光源发出的光束通过目标物体向被检测镜片进行投光，使用光检测装置对透过被检测镜片的光束进行检测，根据放置被检测镜片前后光检测装置检测到的目标物体所成像位置的差异来计算被检测镜片的折射特性。
所述的光检测装置通常采用CCD图像传感器，它通过接收目标物体的像，根据成像器输出信号的脉冲数和像素的尺寸等通过重心算法或中心算法解算出目标物体像的位置。由于CCD是阵列型器件，像素的大小限制了CCD的分辨率，一般在10微米左右，再加上目标物体像边缘的不清晰对算法的影响，焦度计所能达到的精度是有限。
发明内容
为了解决传统焦度计在一些技术方面的不足，本发明对焦度计作了改进，提供一种能够测量镜片的球镜度、柱镜度、棱镜度、散光轴位等参数，其精度较使用CCD图像传感器作为光检测装置的焦度计有较大提高的自动焦度计。
本发明通过以下技术方案实现的：
本发明是一种自动焦度计，其特征在于，包括环形扫描光束发生器、镜片支承、会聚透镜和二维PSD(二维位置敏感探测器)，所述的环形扫描光束发生器包括光源和准直器件，所述的镜片支承、会聚透镜和二维PSD位于光轴上。
本发明所述的光源和准直器件与电机相连。
本发明所述的环形扫描光束还包括旋转部件，所述的旋转部件与电机相连。
本发明所述的旋转部件是旋转片，所述的旋转片上开有一个偏离光轴的透光小孔。
本发明所述的旋转部件还可以是双光楔或斜方棱镜或一对相互平行的平面镜。
本发明的有益效果是，由于PSD是一种连续型的模拟器件，克服了阵列型器件分辨率受像元尺寸限制的缺陷，其分辨率可达1um甚至更高，并且它忽略了光斑的形状细节，直接给出光斑重心位置，高效而快捷，从而使焦度计的精度大大提高。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例2的结构示意图；
图3是本发明实施例3的结构示意图；
图4是本发明实施例4的结构示意图；
图5是双光楔偏移光束的示意图；
图6是斜方棱镜偏移光束的示意图。
图中：1是光源，2是准直透镜，3是旋转片，4是镜片支承，5是被检测镜片，6是会聚透镜，7是二维PSD，8是光轴，9是双光楔，10是斜方棱镜。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明实施例1的结构示意图；光源1发出的单色光通过准直透镜2后形成一较宽的准直光束，此光束半径大于扫描光束的扫描半径，旋转片3上有一个偏离光轴8的透光小孔，在电机带动下绕光轴8旋转，用于产生环形扫描细光束，扫描半径即为小孔到光轴8的距离，镜片支承4用于支承被检测镜片5，其中心透光，会聚透镜6将环形扫描光束会聚到位于其焦面上的二维PSD7上。
图2是本发明实施例2的结构示意图；其中光源1发出的单色光通过准直透镜2后直接形成一与光轴8重合的细光束，通过双光楔9后相对光轴8产生一定的平行偏移，双光楔9的楔角方向相反放置，偏移量由双光楔9的楔角和距离决定，图5是双光楔9偏移光束的示意图；双光楔9在电机带动下绕光轴8旋转，即可产生环形扫描细光束，其余部件与图1所示实施例相同。
图3是本发明实施例3的结构示意图；其中光源1发出的单色光通过准直透镜2后直接形成一与光轴8重合的细光束，通过斜方棱镜10(也可以用一对相互平行的平面镜代替，镜面是相对摆放的，镜面与光轴8具有一定夹角)后相对光轴8产生一定的平行偏移，偏移量由斜方棱镜10两斜面之间的距离决定，图6是斜方棱镜10偏移光束的示意图，斜方棱镜10的横截面是个平行四边形，斜方棱镜10在电机带动下绕光轴8旋转，即可产生环形扫描细光束，其余部件与图1所示实施例相同。
图4是本发明实施例4的结构示意图；其中光源1发出的单色光通过准直透镜2后直接形成一与光轴8平行而不重合的细光束，其到光轴8的距离即为扫描光束的扫描半径，光源1和准直透镜2在电机带动下绕光轴8旋转，即可产生环形扫描细光束，其余部件与图1所示实施例相同。
环形扫描光束发生器的功能是产生一束准直的细光束，光轴8依次通过镜片支承4、会聚透镜6和二维PSD7的中心，这个细光束与光轴8平行而不重合，并且绕光轴8以一定半径旋转，细光束的光束半径相比旋转半径要小得多。
准直透镜2完成光束准直的功能，它可以是一片透镜，也可以是几片透镜的组合，也可以包含光阑，准直透镜2的不同结构(镜片焦距的不同、镜片相对光源1位置的不同、光阑大小和位置的不同等)可以控制准直光束的大小，即具有不同半径。
实施例1中准直透镜2先产生宽光束，其半径要大于光束旋转半径加上所需要的细光束的半径，细光束通过旋转片3上的小孔产生，小孔的半径就是细光束的半径，小孔偏离旋转轴就使得光束与光轴8平行而不重合。
实施例2、3、4中细光束直接由准直透镜2产生，其中的准直透镜2与实施例1中的准直透镜2结构不同。
实施例2、3中细光束偏离光轴8分别由双光楔9和斜方棱镜10实现。
实施例4中细光束偏离光轴8由光源1和准直透镜2偏离光轴8实现，实施例1、2、3中光轴8是通过光源1和准直透镜2中心，即光源1和准直透镜2与镜片支承4、会聚透镜6和二维PSD7的中心同轴。
设环形扫描光束扫描半径为R，会聚透镜6焦距为f，当未放入被检测镜片5或被检测镜片5无焦度时，环形扫描光束会落在二维PSD7的中心；当被检测镜片5只具有球镜度S时，环形扫描光束将在二维PSD7上留下一半径为r的圆形轨迹，则球镜度
当被检测镜片5具有柱镜度C时，环形扫描光束将在二维PSD7上留下一椭圆形轨迹，其长轴半径为r1，短轴半径为r2，则柱镜度
其短轴方向即为散光轴8位；当被检测镜片5具有棱镜度P时，环形扫描光束在二维PSD7上的轨迹的中心将偏离二维PSD7的中心，设其坐标为(x，v)，则
二维PSD7也可以不放置在会聚透镜6的焦面上，根据其偏离会聚透镜6焦面的距离，上述公式需要进行相应变形，最后同样可以计算得相应的参数。
Claims (7)
1.一种自动焦度计，其特征在于，包括环形扫描光束发生器、镜片支承（4）、会聚透镜（6）和二维PSD（7），所述的环形扫描光束发生器包括光源（1）和准直器件（2），所述的镜片支承（4）、会聚透镜（6）和二维PSD（7）位于光轴（8）上。
2.根据权利要求1所述的自动焦度计，其特征在于，所述的光源（1）和准直器件（2）与电机相连。
3.根据权利要求1所述的自动焦度计，其特征在于，所述的环形扫描光束发生器还包括旋转部件，所述的旋转部件与电机相连。
4.根据权利要求3所述的自动焦度计，其特征在于，所述的旋转部件是旋转片（3），所述的旋转片（3）上开有一个偏离光轴（8）的透光小孔。
5.根据权利要求3所述的自动焦度计，其特征在于，所述的旋转部件是双光楔（9）。
6.根据权利要求3所述的自动焦度计，其特征在于，所述的旋转部件是斜方棱镜（10）。
7.根据权利要求3所述的自动焦度计，其特征在于，所述的旋转部件是一对相互平行的平面镜。
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