CN209102021U - 一种自动对焦偏心仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动对焦偏心仪，所述自动对焦偏心仪包括底座，安装在底座上、用于承载待测镜片的镜片承座以及可相对底座上下移动、用于观察待测镜片的球心像的观察头，其特征在于，所述自动对焦偏心仪还包括：升降架，安装在所述底座上，驱动观察头相对底座上下移动；高度传感器，固定在所述升降架上，用于测量待测镜片的上表面最高点的高度；高度调节器，连接在底座上，包括控制面板和显示器，根据所述高度传感器的输入信号控制所述升降架的升降高度极限值，控制面板包括输入待测镜片的曲率半径和矢高的输入按键。本实用新型缩短了调整到观察头的目镜中出现“十”字像的时间，降低了仪器的操作难度，让偏心仪的使用更加方便。

Description

一种自动对焦偏心仪

技术领域

本实用新型涉及光学仪器技术领域，具体涉及一种自动对焦偏心仪。

背景技术

偏心仪是一种在光学元件加工及光学装配过程广泛使用的仪器，可以用来测量球面透镜的光轴和外圆的不同轴度，以方便校正。测量时必须先调整观察头到特定位置，使通过目镜能观察到待测镜片的球心像。

现有的偏心仪，需要依靠手动调整观察头位置，来寻找待测镜片的球心像。具体步骤为：首先，利用计算公式，根据镜片曲率半径R值，使用计算器算出大致的观察头移动距离；然后，用尺子在立柱上量出观察头的大致位置；再将观察头在立柱上移动至大致位置，用粗微动调节使观察头竖直移动，直到通过目镜可清晰观察到镜片的“十”字形球心像，此时为观察头在立柱上移动的最佳位置。

使用现有的偏心仪进行对焦，需要进行计算、测量和手动调焦，步骤繁琐；人工测量和计算过程中容易出现差错，对操作人员的素质有较高的要求；对焦效率较低，仪器的操作难度大。

实用新型内容

本实用新型提供了一种自动对焦偏心仪，可以降低仪器的操作难度，提高对焦速度。

一种自动对焦偏心仪，所述自动对焦偏心仪包括底座，安装在底座上、用于承载待测镜片的镜片承座，以及可相对底座上下移动、用于观察待测镜片的球心像的观察头，其特征在于，所述自动对焦偏心仪还包括：

升降架，安装在所述底座上，驱动观察头相对底座上下移动；

高度传感器，固定在所述升降架上，用于测量待测镜片的上表面最高点的高度；

高度调节器，连接在底座上，根据所述高度传感器的输入信号控制所述升降架的升降高度极限值，包括控制面板和显示器，控制面板包括输入待测镜片的曲率半径和矢高的输入按键。

所述待测镜片为球面镜片，所述待测镜片的上表面中心相对底座的高度是指待测镜片的上表面的球面的中心点相对底座的高度。具体的，如果待测镜片为正确放置在所述镜片承座上的凸面镜，则该高度是指待测镜片的上表面上的最高点和底座的距离；如果待测镜片为正确放置在所述镜片承座上的凹面镜，则该高度是指待测镜片的上表面上的最低点和底座的距离。

该自动对焦偏心仪的工作过程如下：首先将待测镜片固定在所述镜片承座上，操作人员通过所述输入按键输入待测镜片的曲率半径和矢高，输入过程中待测镜片的曲率半径和矢高显示在所述的显示器上，高度传感器测量出待测镜片的上表面最高点相对底座的高度，所述高度调节器根据所述输入按键的输入值和所述高度传感器的测量值控制所述升降架带动所述观察头升降，使待测镜片的“十”字像出现在观察头的目镜中，完成观察头的自动对焦。

可选的，所述升降架包括：

电机，固定在所述底座上，所述电机的输出轴竖直朝上布置，电机的信号输入端连接所述的高度调节器；

支撑架，包括立臂和零位挡板，立臂的下端通过横连板与所述电机固定连接，立臂的上端与所述零位挡板固定连接，零位挡板的下表面为系统设定的基准零位，所述高度传感器固定在立臂上；

丝杆，下端固定连接在所述电机的输出轴上，上端穿过所述零位挡板；

滑台，与所述丝杆配合，随丝杆的转动而升降；

导轨，固定在所述立臂上，对所述滑台进行导向；

观察头托架，为“L”形一体结构，包括托架竖板和托架横板，托架竖板通过螺栓固定在所述滑台上，托架横板上设有用于安装所述观察头的安装孔；

紧固螺钉，与所述的托架螺纹配合，可横向伸入所述安装孔将所述观察头固定在安装孔内。

所述托架是一体的，为开模压铸所得，托架通过螺栓固定在所述滑台，托架另一端设有用于安装所述观察头的安装孔。

经过校准后，所述滑台与所述观察头托架的的相对位置是固定的，所述观察头托架与观察头的相对位置也是固定的，从而保证所述观察头的物镜的镜片的下表面的中心点与所述托架横板的上表面的垂直距离S_观为固定值。

由于所述支撑架固定在底座上，可根据所述高度传感器测得的待测镜片的上表面中心相对底座的高度得到待测镜片的上表面中心相对所述基准零位面的垂直距离S_安。

根据如下公式：

S_移＝S_安+S_矢-S_观-S_物+R

计算出所述滑台需要离开所述基准零位面的移动距离S_移。其中：

S_矢，指待测镜片的矢高，镜面凸面没有矢高，此时系统以矢高为“0”进行计算；

S_物，指物镜焦距；

R，指待测镜片的曲率半径。

使用该公式时有以下三点需要注意：

1.运算时曲率半径R值要带“+”“-”符号；

2.镜面凸面没有矢高，此时系统以矢高为“0”进行计算；

3.该公式对超半球镜片不适用。

高度调节器将移动距离S_移转换为电机的的转数，使观察头移动到对焦位置。

可选的，所述立臂上还固定有限制所述滑台下降位置的限位挡板，当所述滑台下降至抵靠所述限位挡板时，所述观察头与所述待测镜片的间距大于0.5毫米。

采用以上结构，可以防止使用过程中由于操作失误，物镜将待测镜片撞坏。

可选的，所述输入按键为并排的五个，分别用于输入待测镜片曲率半径的正负值、百位数、十位数、个位数、在输入待测镜片的曲率半径和输入矢高之间进行切换的切换信号。

待测镜片可能是凸面镜也可能是凹面镜，当待测镜片的待测面为凸面时，所述正负值选为正，当待测镜片的待测面是凹面时，所述正负值选为负。

所述输入按键中包括表示百位数、十位数和个位数的三个按键，既用来输入待测镜片的曲率半径又用来输入待测镜片的矢高；所述输入按键中包括正负键，用于确定输入待测镜片的曲率半径的正负；所述输入按键中包括矢高键，通过所述矢高键在输入曲率半径和矢高之间进行切换。

以上输入的待测镜片曲率半径的单位为毫米。

可选的，所述控制面板上还设有确认输入无误的确认键，清除输入信息的复位键，完成自动对焦后根据操作人员视力差异对观察头高度进行微调的微调按钮和将调节方式从自动对焦转换到微调对焦的菜单键。

使用时，首先按复位键使之前输入的待测镜片的曲率半径R和矢高S_矢清零，滑台移动至所述基准零位面，通过所述输入按键输入新的待测镜片的曲率半径R，确认无误后按确认键进行确认，偏心仪根据所述公式进行自动对焦。对焦完成后，通过所述观察头的目镜可以观察到待测镜片的“十”字像，但是由于操作人员视力情况(例如近视或远视)存在差异，“十”字像可能变得模糊，此时可以按菜单键转换到微调按钮的调节模式，通过所述微调按钮对观察头的高度进行微调，直至“十”字像清晰可见。微调完成后再次按确认键，锁定观察头位置，以免误操作。

本实用新型通过将观察头安装在升降架上，根据输入按键输入的待测镜片的曲率半径可以将观察头调整到所需高度实现偏心仪的自动对焦。缩短了调整到观察头的目镜中出现“十”字像的时间，降低了仪器的操作难度，让偏心仪的使用更加方便。

附图说明

图1为本发明自动对焦偏心仪的结构示意图；

图2为本发明实施例控制面板的结构示意图；

图3为本发明实施例显示器示意图；

图4为本发明实施例自动对焦偏心仪的工作原理示意图。

图中附图标记说明如下：1、底座；2、镜片承座；3、观察头；31、LED灯；32、聚光镜；33、十字透光分划板；34、待测镜片；35、物镜；36、目镜；4、待测镜片；5、升降架；51、电机；52、支撑架；521、立臂；522、横连板；523、零位挡板；53、丝杆；54、滑台；55、导轨；56、托架；561、托架竖板；562、托架横板；563、安装孔；57、限位挡板；6、高度传感器；7、高度调节器；71、控制面板；711、输入按键；712、确认键；713、复位键；714、微调按钮；715、菜单键；716、指示灯；72、显示器；721、第一数码管；722、条形LED灯；723、第二数码管；8、基准零位。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

如图1所示，一种自动对焦偏心仪，包括底座1、镜片承座2和观察头3，镜片承座2安装在底座1上用于承载待测镜片4，观察头3可相对底座1上下移动用于观察待测镜片4的球心像，底座1上还安装有驱动观察头3相对底座1上下移动的升降架5，升降架5上固定有用于测量待测镜片4的上表面最高点高度的高度传感器6，底座1上还连接有根据高度传感器6的输入信号控制所述升降架5的升降高度极限值的高度调节器7，高度调节器7包括控制面板71和显示器72，控制面板71包括输入待测镜片的曲率半径和矢高的输入按键711。

观察头3的成像原理为现有技术，具体为：功率为3W的LED灯31，发出的光线经过聚光镜32呈平行光向下，经十字透光分划板33(只有“十”字可透光，其他镀不可透光的膜)成“十”字形亮线向下继续传播，经分光棱镜34继续向下，经物镜35到达待测镜片4，待测镜片4的球面将光线成像至球面的球心即球心像，此时调观察头3的竖直方向位置使待测镜片4的球心像在物镜35的工作距离，球心像经物镜35放大到分光棱镜34，由于分光棱镜34镀半透半反膜，光线改变传播方向水平向右传播至目镜36(带分划板)，经目镜36放大至人眼成像。

该自动对焦偏心仪的自动对焦过程如下：首先将待测镜片4固定在镜片承座2上，操作人员通过输入按键711输入待测镜片4的曲率半径，输入过程中待测镜片4的曲率半径显示在的显示器72上，高度传感器6测量出待测镜片4的上表面相对底座1的高度，高度调节器7根据输入按键711的输入值和高度传感器6的测量值控制升降架5带动观察头3升降，使待测镜片4的“十”字像出现在观察头的目镜中，完成观察头的自动对焦。

在其他实施例中，如图1所示，升降架5包括固定在底座1上的电机51，电机51的输出轴竖直朝上布置，电机51的信号输入端连接高度调节器7，电机51上连接有支撑架52，支撑架52包括立臂521和零位挡板523，立臂521的下端通过横连板522与电机51固定连接，立臂521的上端与零位挡板523固定连接，零位挡板523的下表面为系统设定的基准零位8，高度传感器6固定在立臂521上，电机51的输出轴上固定有丝杆53，丝杆53上端穿过零位挡板523，丝杆53配合有滑台54，滑台54随丝杆53的转动而升降，立臂521上固定有对滑台54进行导向的导轨55，滑台54上连接有观察头托架56，观察头托架56为“L”形一体结构，包括托架竖板561和托架横板562，托架竖板561通过螺栓固定在滑台54上，托架横板562上设有用于安装观察头3的安装孔563，托架横板562通过螺纹配合有紧固螺钉564，紧固螺钉564可横向伸入安装孔563将观察头3固定在安装孔563内。

为了避免因操作失误导致的物镜35撞坏待测镜片4的危险，在其他实施例中，立臂521上还固定有限制滑台54下降位置的限位挡板57，当滑台54下降至抵靠限位挡板57时，观察头3与待测镜片34的间距大于0.5毫米。

在其他实施例中，高度调节器7包括如图2所示的控制面板71和如图3所示的显示器72。输入按键711设在控制面板71上，输入按键711为并排的五个，分别用于输入待测镜片4曲率半径的正负值、百位数、十位数、个位数、在输入待测镜片的曲率半径和输入矢高之间进行切换的切换信号。具体地，所述输入按键中包括表示百位数、十位数和个位数的三个按键，用来输入待测镜片的曲率半径或用来输入待测镜片的矢高；所述输入按键中包括正负键，用于确定输入待测镜片的曲率半径的正负；所述输入按键中包括矢高键，通过所述矢高键在输入曲率半径和矢高之间进行切换。

控制面板71上还设有确认输入无误的确认键712，清除输入信息的复位键713，完成自动对焦后根据操作人员视力差异对观察头高度进行微调的微调按钮714，将调节方式从自动对焦转换到微调对焦的菜单键715和指示输入状态的指示灯716。

在其他实施例中，如图3所示，显示器72包括显示待测镜片4曲率半径的第一数码管721，显示待测镜片4的矢高的第二数码管723和显示当前调节模式的条形LED灯722。

在其他实施例中，如图1所示，为方便使用微调按钮714调焦，高度调节器7通过长数据线与电机51的信号输入端连接，物镜35选用单倍放大镜筒，物镜35的物镜焦距S_物187毫米，待测镜片4的曲率半径的范围为-150毫米～+185毫米。图4表示自动对焦偏心仪的信号传递关系，并不代表对自动对焦偏心仪的结构的限制。如图1、图2、图3、图4所示，自动对焦偏心仪的工作过程为：操作人员通过输入按键711输入待测镜片4的曲率半径R和矢高S_矢，待测镜片4上表面的中心到基准零位8的距离为S_安，物镜35下表面的中心和托架横板562上表面的距离为S_观，自动对焦偏心仪校准安装完成之后S_观为固定值，考虑到待测镜片4的中心厚度存在差异，高度传感器6采集待测镜片4的高度，经高度调节器7换算得到S_安，高度调节器7按照公式：S_移＝S_安+S_矢-S_观-187+R计算出托架横板562上表面需要远离基准零位8的距离S_移，高度调节器7将S_移转换为电机51的旋转圈数，电机51带动丝杆53旋转驱动观察头3自动对焦。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种自动对焦偏心仪，所述自动对焦偏心仪包括底座，安装在底座上、用于承载待测镜片的镜片承座，以及可相对底座上下移动、用于观察待测镜片的球心像的观察头，其特征在于，所述自动对焦偏心仪还包括：

升降架，安装在所述底座上，驱动观察头相对底座上下移动；

高度传感器，固定在所述升降架上，用于测量待测镜片的上表面最高点的高度；

高度调节器，连接在底座上，根据所述高度传感器的输入信号控制所述升降架的升降高度极限值，包括控制面板和显示器，控制面板包括输入待测镜片的曲率半径和矢高的输入按键。

2.如权利要求1所述的自动对焦偏心仪，其特征在于，所述升降架包括：

电机，固定在所述底座上，所述电机的输出轴竖直朝上布置，电机的信号输入端连接所述的高度调节器；

支撑架，包括立臂和零位挡板，立臂的下端通过横连板与所述电机固定连接，立臂的上端与所述零位挡板固定连接，零位挡板的下表面为系统设定的基准零位，所述高度传感器固定在立臂上；

丝杆，下端固定连接在所述电机的输出轴上，上端穿过所述零位挡板；

滑台，与所述丝杆配合，随丝杆的转动而升降；

导轨，固定在所述立臂上，对所述滑台进行导向；

观察头托架，为“L”形一体结构，包括托架竖板和托架横板，托架竖板通过螺栓固定在所述滑台上，托架横板上设有用于安装所述观察头的安装孔；

紧固螺钉，与所述的托架螺纹配合，可横向伸入所述安装孔将所述观察头固定在安装孔内。

3.如权利要求2所述的自动对焦偏心仪，其特征在于，所述立臂上还固定有限制所述滑台下降位置的限位挡板，当所述滑台下降至抵靠所述限位挡板时，所述观察头与所述待测镜片的间距大于0.5毫米。

4.如权利要求1所述的自动对焦偏心仪，其特征在于，所述输入按键为并排的五个，所述输入按键中包括表示百位数、十位数和个位数的三个按键，用来输入待测镜片的曲率半径或用来输入待测镜片的矢高；所述输入按键中包括正负键，用于确定输入待测镜片的曲率半径的正负；所述输入按键中包括矢高键，通过所述矢高键在输入曲率半径和矢高之间进行切换。

5.如权利要求4所述的自动对焦偏心仪，其特征在于，所述控制面板上还设有确认输入无误的确认键，清除输入信息的复位键，完成自动对焦后根据操作人员视力差异对观察头高度进行微调的微调按钮和将调节方式从自动对焦转换到微调对焦的菜单键。