CN2051359U

CN2051359U - 内光路偏心光束自动调焦仪

Info

Publication number: CN2051359U
Application number: CN 89213612
Authority: CN
Inventors: 薛实福; 李庆祥; 汪春庆; 许先海
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 1989-07-08
Filing date: 1989-07-08
Publication date: 1990-01-17

Abstract

一种内光路偏心光束自动调焦仪，采用内光路偏心光来作为检测光源，用二象限硅光电池来接收离焦信号，其光电检测头安装在显微镜本体的构件上。可用于显微电测量仪，线宽轮廓测量仪，光盘等的自动调焦。

本自动调焦仪调焦范围大，可达1000μm，调焦精度高，≤±0.1μm。

Description

本实用新型涉及自动调焦技术及仪器。

自动调焦技术是光学仪器中的一项重要技术，在照相系统如照相机，分步重复照相机等已有采用自动调焦技术。但显微镜系统，由于焦深小，后工作距短，且精度要求高，自动调焦技术的应用尚在开始阶段，目前采用的斜光束和散象法等调焦技术都有精度低调焦范围小的缺点。

本实用新型的目的是研制一种调焦范围大，精度高的自动调焦仪。

本实用新型的构成是采用内光路偏心光束作为检测光源，用二象限硅光电池来接收离焦信号，经光电转换及信号处理后来带动电机拖动微位移工作台，以实现离焦量的自动补偿，上述方法通过有关元件的具体布置来实现。

结合附图说明本实用新型的工作原理如下：

图1为光路原理图。

1为激光束 2为反射镜 3为物镜

4为焦面 5为辅助物镜 6为接收面 7为二象限硅光电池

激光束（1）经反射镜（2）反射后以偏心S的距离进入显微镜原有的光路，经过物镜（3）后聚焦在焦面（4）的M点上，经焦面（4）反射后再经过物镜（3）及辅助物镜（5）成象在接收面（6）上的M′点。当焦面（4）的位置改变±δ时，M′点相应地在接收面（6）上有±△的横向移动，△＝±2βδ·s／f，β为光学系统横向放大率，如在接收面（6）上放置一个二象限硅光电池（7），在正焦时该二象限光电池的输出为“零”，当焦面发生变化时，二象限硅光电池的输出不为“零”，可根据输出信号的“正”，“负”来判断“正”，“负”离焦，同时可根据信号的强度来确定离焦量。

二象限硅光电池的输出信号经前置放大，功放后直接去驱动电机通过减速机构去移动微位移工作台，以实现自动补偿。

结合附图说明本实用新型的实施例如下：

图2为本实用新型的自动调焦仪的结构图。

8为光电检测头（双点划线部分） 9为显微镜本体

10为控制箱 11为驱动电机及减速机构

12为激光器 13为准直物镜 14为光栏

15，16，25为反射镜 17，18为半透半反镜 19为辅助物镜

20为二象限硅光电池 21为底板 22为光电检测头罩

23为瓦片状转轴 24为支架 26为光电池支座

27为准直管 28为支架 29，30为反射镜支座

31为辅助物镜支座 32，37为螺母 33为激光器电源板

34为引线柱 35，36为半透半反镜支架 38为前置放大板

本实用新型的自动调焦仪由光电检测头（8）（双点划线部分）显微镜本体（9），驱动电机和减速机构（11）和控制箱（与仪器分开布置，由电线连接）四部分组成。

光电检测头安装在显微镜本体（9）的构件上，（主光路的一侧），使光电检测头中发出的激光能进入显微镜主光路。同时在显微镜工作台升降机构处设置驱动电机及减速机构（11），以便通过检测头测得的离焦信号来驱动电机，自动补偿偏焦量。

光电检测头由激光电源板，激光器，反射镜，辅助物镜，二象限硅光电池，前置放大板，引线柱等组成，激光器（12）安装在准直管（27）的一端内，准直管（27）安装在位于底板（21）一侧（图2俯视图中的上方）的支架（28）上，准直管（27）的另一端内由螺母（37）安装准直物镜（13）及光栏（14），在准直管的光路前方安装反射镜（16），该反射镜安装在瓦片状的转轴（23）上，该转轴又安装在反射镜支座（29）上，并可在其内转动以调整反射光线的角度，反射镜支座（29）安装在底板（21）上，在准直管（27）与反射镜支座（29）之间安放反射镜（15），该反射镜通过支架（30）固定在底板（21）上，在反射镜（15）的光路前方有辅助物镜（19），该辅助物镜由螺母（32）压紧安装在辅助物镜支座（32）内，支座（31）安装在底板（21）上，在辅助物镜光路前方斜置一反射镜（25），该反射镜通过支架（24）安装在底板（21）上，在反射镜（25）的光路前方有一个二象限硅光电池（20）；该光电池通过光电池支座（26）安装在底板（21）上，在光电池（20）一侧安放前置放大板（38），为提供激光器（12）及前置放大板的电源，在准直管（27）的一侧安装激光器电源板（33）及引线柱（34）。

在显微镜本体（9）的主光路内，安装有半透半反镜（17，18），该半透半反镜分别通过支座（35，36）安装在显微镜本体（9）的筒壁上。

所有上述元件都必须调整在其光路上。

在控制箱内有A／D，D／A，CPU及功放板。

本自动调焦仪的工作过程如下：

半导体激光器（12）发出的脉冲红外激光，经准直物镜（13）扩束后，经过光栏（14），射向反射镜（16），经其反射后射向半透半反镜（17），经其反射后至半透半反镜（18）反射后与显微镜的主光源一起进入显微镜的物镜，由于红外激光是与显微镜的主光源偏心－“S”进入主光路，所以该红外激光经过显微镜物镜聚焦后射至焦面时也与显微镜的主光源有“a”的偏心（见2俯视图），经焦面反射后，也以“a”的偏心反回至半透半反镜（18），经其反射后至半透半反镜（17），再经其反射后至反射镜（16），经反射镜（16）反射后至反射镜（15）（图2俯视图）经其反射后至辅助物镜（19），经其聚焦后射至反射镜（25），反射至二象限硅光电池（20），该光电池接收反射光后按偏焦情况输出不同信号经过前置放大，功放后驱动电机及减速机构（11）来移动微位移工作台。

本自动调焦仪的光电测头可单独用于各类显微系统（如各种显微镜，显微测量仪，线宽轮廓测量仪，光盘等）的自动调焦。

本自动调焦仪的主要技术指标为：

1.调焦范围 1000μm

2.调焦精度 ≤±0.1μm

3.适用物镜倍数 5^x，10^x，40^x，50^x，63^x，100^x

Claims

1、一种由光电检测头，显微镜本体，控制系统，驱动电机及减速机构组成的自动调焦仪，其特征是采用内光路偏心光束作为检测光源，用二象限硅光电池来接收离焦信号，其光电检测头(8)安装在显微镜本体(9)的构件上(主光路的一侧)，在显微镜工作台升降机构处设置驱动电机及减速机构(11)。

2、根据权利要求1所说的自动调焦仪，其特征是光电检测头由激光电源板，激光器，反射镜，辅助物镜，二象限硅光电池，前置放大板，引线柱等组成，激光器（12）安装在准直管（27）的一端内，准直管（27）安装在位于底板（21）一侧的支架（28）上，准直管（27）的另一端内由螺母（37）安装准直物镜（13）及光栏（14），在准直管的光路前方安装反射镜（16），该反射镜安装在瓦片状的转轴（23）上，该转轴又安装在反射镜支座（29）上，并可在其内部转动，反射镜支座（29）安装在底板（21）上，在准直管（27）与反射镜支座（29）之间安放反射镜（15），该反射镜通过支架（30）固定在底板（21）上，在反射镜（15）的光路前方有辅助物镜（19），该辅助物镜由螺母（32）压紧安装在辅助物镜支座（31）内，支座（31）安装在底板（21）上，在辅助物镜光路前方斜置一反射镜（25），该反射镜通过支架（24）安装在底板（21）上，在反射镜（25）的光路前方有一个二象限硅光电池（20），该光电池通过电池支座（26）安装在底板（21）上，在光电池（20）一侧安放前置放大板（38），在准直管（27）的一侧安装激光器电源板（33）和引线柱（34），在显微镜本体（9）的主光路内安装有半透半反镜（17，18），该半透半反镜分别通过支座（35，36）安装在显微镜本体（9）的筒壁上。