專(zhuān)利名稱(chēng)：激光干涉調(diào)焦裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光學(xué)元件，更具體地說(shuō)，本實(shí)用新型是關(guān)于激光干涉調(diào)焦裝置的。
隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)調(diào)焦技術(shù)的應(yīng)用日益擴(kuò)大。目前的調(diào)焦技術(shù)很多，按其原理可大致分為兩類(lèi)，一類(lèi)為光電調(diào)焦，另一類(lèi)為氣動(dòng)調(diào)焦。
1986年第1期的《光學(xué)儀器》雜志上公開(kāi)了“輪廓光電自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)”一文，該文介紹了一種調(diào)焦方案。該方案的主要內(nèi)容是光源通過(guò)聚光鏡以平行光照明輪廓分劃板，通過(guò)反光鏡、物鏡，經(jīng)硅片反射，成像于物鏡的物面上，然后通過(guò)10倍物鏡，經(jīng)振子將直流信號(hào)轉(zhuǎn)變成交流信號(hào)，再成像在光電頭的接收面上。上述技術(shù)方案的不足之處是，精度較差，對(duì)光電信號(hào)處理比較復(fù)雜。
本實(shí)用新型的目的是，提供一種利用激光干涉原理設(shè)計(jì)的調(diào)焦裝置，該裝置精度高，靈敏度好，對(duì)光電信號(hào)處理較為簡(jiǎn)單。
本實(shí)用新型的調(diào)焦裝置，包括電源［1］、準(zhǔn)直鏡［3］、物鏡［6］、反射面［7］、接收面［13］，所述光源［1］采用激光管，擴(kuò)束器［2］設(shè)置于激光管［1］和準(zhǔn)直鏡［3］之間；來(lái)自準(zhǔn)直鏡［3］的平行光束經(jīng)分束器［10］反射或透射后到達(dá)分束器［9］，經(jīng)分束器［9］分為兩束平行光，一束透過(guò)分束器［9］，經(jīng)反射鏡［8］由原光路返回；另一束經(jīng)分束器［9］反射后透過(guò)物鏡［6］，入射到反射面［7］上，再經(jīng)物鏡［6］、分束器［9］返回；上述返回的兩束光經(jīng)過(guò)分束器［10］后到達(dá)接收面［13］。
在分束器［10］與接收面［13］之間還可設(shè)置透鏡［11］。在透鏡［11］和接收面［13］之間，或者在擴(kuò)束鏡［2］和準(zhǔn)直鏡［3］之間還可設(shè)置針孔濾波器［12］；在接收面［13］之前必要時(shí)也可設(shè)置分束器［14］和接收面［15］。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。


圖1和圖2是本實(shí)用新型調(diào)焦裝置的光路圖，示出兩種設(shè)計(jì)方案。
在圖中，［1］為激光管，可采用氦一氖激光器作為光源。［2］為擴(kuò)束鏡，［3］為準(zhǔn)直鏡，［4］為標(biāo)板，［5］為輔助物鏡，［6］為物鏡，［7］為反射面，［8］為反射鏡，［9］和［10］為分束器，［11］為透鏡，［12］為針孔濾波器，［13］為接收面，［14］為分束器，［15］為接收面。
標(biāo)板［4］、輔助物鏡［5］、物鏡［6］和反射面［7］組成需要調(diào)焦的主光路，若［7］為反射面(像面)時(shí)，則［4］為標(biāo)板(物面)。反之也可以是［7］為物面，［4］為像面。擴(kuò)束鏡［2］、準(zhǔn)直鏡［3］、物鏡［6］、反射面［7］、反射鏡［8］、分束器［9］和［10］組成了干涉光路。
調(diào)焦時(shí)，激光管［1］所發(fā)出的激光束，經(jīng)擴(kuò)束鏡［2］擴(kuò)束，通過(guò)準(zhǔn)直鏡［3］產(chǎn)生平行的激光束，經(jīng)分束器［10］反射后偏轉(zhuǎn)90°角傳播，或者經(jīng)分束器［10］透射后傳播，在分束器［9］處分為兩束光，一束光透過(guò)分束器［9］經(jīng)反射鏡［8］反射后沿原光路返回，再經(jīng)過(guò)分束器［10］入射到接收面［13］成為參考光。接收面［13］可由光電接收器件或取景屏構(gòu)成。另一束光經(jīng)分束器［9］反射，偏轉(zhuǎn)90°角，傳輸?shù)轿镧R［6］聚焦成像在反射面［7］上，經(jīng)反射面［7］反射后沿原光路返回，再經(jīng)分束器［9］反射偏轉(zhuǎn)90°角，形成物光與參考光相干涉，在接收面［13］上可接收到干涉條紋。干涉條紋的形狀與調(diào)焦?fàn)顟B(tài)有關(guān)。離焦時(shí)，干涉圖為牛頓環(huán)狀的亮暗相間的一系列同心環(huán)。當(dāng)像面趨近物鏡［6］焦面時(shí)，干涉環(huán)半徑和相鄰環(huán)間距逐漸變大，變寬，像面正好位于焦面時(shí)，干涉環(huán)消失，視場(chǎng)亮度變成均勻的。
根據(jù)上述干涉條紋變化情況，就可方便地對(duì)主光路的調(diào)焦?fàn)顟B(tài)進(jìn)行判讀。這種判讀既可在取景屏上由人眼進(jìn)行，也可由微機(jī)通過(guò)光電轉(zhuǎn)換自動(dòng)進(jìn)行。
必要時(shí)，還可設(shè)置透鏡［11］，用以控制圖形視場(chǎng)大小，可使光束在焦點(diǎn)上濾波。若增設(shè)針孔濾波器［12］，有利于去掉高頻散斑。
還可設(shè)置分束器［14］，用于把干涉光束分成兩束接收光學(xué)圖形，分別在接收面［13］和［15］上被接收，可對(duì)調(diào)焦?fàn)顟B(tài)進(jìn)行監(jiān)視。
下面給出一個(gè)實(shí)施例，以便對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步了解。
光源［1］采用小型的氦一氖激光管。擴(kuò)束鏡［2］采用25倍顯微物鏡。準(zhǔn)直鏡［3］的焦距為156毫米。輔助物鏡［5］的焦距為156毫米。物鏡［6］的焦距為6.25毫米。分束器［9］的透反比為46。分束器［10］和［14］的透反比均為55。透鏡［11］的焦距為80毫米。針孔濾波器［12］的直徑為100微米。接收面［13］和［15］分別為512×1線陣CCD和取景屏。
本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于各種照像攝影系統(tǒng)、顯微縮排與照像系統(tǒng)、微電子工業(yè)中的照像制版系統(tǒng)、機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)等領(lǐng)域中。
本實(shí)用新型的調(diào)焦裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比有下列積極效果1.精度高，調(diào)焦步進(jìn)值為0.10微米，調(diào)焦誤差小于0.22微米。
2.調(diào)節(jié)簡(jiǎn)便，易于識(shí)別。有目視監(jiān)視部件，可對(duì)調(diào)焦?fàn)顟B(tài)進(jìn)行監(jiān)視。
3.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便。
4.通用性強(qiáng)，本裝置可以和任何要求調(diào)焦的光學(xué)系統(tǒng)組合，構(gòu)成一個(gè)新的干涉調(diào)焦系統(tǒng)。
權(quán)利要求1.一種激光干涉調(diào)焦裝置，包括光源[1]、準(zhǔn)直鏡[3]、物鏡[6]、反射面[7]、接收面[13]，其特征是，所述光源[1]采用激光管，擴(kuò)束鏡[2]設(shè)置于激光管[1]和準(zhǔn)直鏡[3]之間；來(lái)自準(zhǔn)直鏡[3]的平行光束經(jīng)分束器[10]反射或透射后到達(dá)分束器[9]，經(jīng)分束器[9]分為兩束平行光，一束透過(guò)分束器[9]經(jīng)反射鏡[8]由原光路返回，另一束經(jīng)分束器[9]反射后透過(guò)物鏡[6]入射到反射面[7]上，再經(jīng)物鏡[6]、分束器[9]返回；上述返回的兩束光經(jīng)過(guò)分束器[10]后到達(dá)接收面[13]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦裝置，其特征是，在分束器［10］與接收面［13］之間設(shè)置透鏡［11］。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的調(diào)焦裝置，其特征是，在透鏡［11］和接收面［13］之間，或者在擴(kuò)束鏡［2］和準(zhǔn)直鏡［3］之間設(shè)置針孔濾波器［12］。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的調(diào)焦裝置，其特征是，在接收面［13］之前設(shè)置分束器［14］和接收面［15］。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種激光干涉調(diào)焦裝置，它包括光源(1)、準(zhǔn)直鏡(3)、物鏡(6)、反射面(7)、接收面(13)，所述光源(1)采用激光管，擴(kuò)束鏡(2)置于激光管(1)和準(zhǔn)直鏡(3)之間，來(lái)自準(zhǔn)直鏡的光束經(jīng)分束器(10)反射或透射后，到達(dá)分束器(9)，被分為兩束光，一束透過(guò)分束器(9)，經(jīng)反射鏡(8)由原光路返回；另一束經(jīng)分束器(9)，反射后透過(guò)物鏡(6)入射到反射面(7)上，再經(jīng)物鏡(6)、分束器(9)返回，上述返回的兩束光形成干涉并可在接收面(13)上接收。
文檔編號(hào)G02B7/28GK2127178SQ92224920
公開(kāi)日1993年2月17日 申請(qǐng)日期1992年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月18日
發(fā)明者張鳳林, 劉鐵根, 武進(jìn)田, 趙彤, 蔡懷宇, 靳永銘 申請(qǐng)人:天津大學(xué)