專利名稱：自動焦度計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種自動焦度計，詳細的說，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。
背景技術：
現(xiàn)有的自動焦度計是將從光源發(fā)出的光束通過目標物體向被檢測鏡片進行投光， 使用光檢測裝置對透過被檢測鏡片的光束進行檢測，根據(jù)放置被檢測鏡片前后光檢測裝置 檢測到的目標物體所成像位置的差異來計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 目標物體像邊緣的不清晰對算法的影響，焦度計所能達到的精度是有限。

發(fā)明內容
為了解決傳統(tǒng)焦度計在一些技術方面的不足，本發(fā)明對焦度計作了改進，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有較大提高的自動焦度計。本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)的本發(fā)明是一種自動焦度計，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)明所述的光源和準直器件與電機相連。本發(fā)明所述的環(huán)形掃描光束還包括旋轉部件，所述的旋轉部件與電機相連。本發(fā)明所述的旋轉部件是旋轉片，所述的旋轉片上開有一個偏離光軸的透光小 孔。本發(fā)明所述的旋轉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Ium甚至更高，并且它忽略了光斑的形狀細節(jié)， 直接給出光斑重心位置，高效而快捷，從而使焦度計的精度大大提高。


圖1是本發(fā)明實施例1的結構示意圖；圖2是本發(fā)明實施例2的結構示意圖；圖3是本發(fā)明實施例3的結構示意圖；圖4是本發(fā)明實施例4的結構示意圖；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是準直透鏡，3是旋轉片，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。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。圖1是本發(fā)明實施例1的結構示意圖；光源1發(fā)出的單色光通過準直透鏡2后形 成一較寬的準直光束，此光束半徑大于掃描光束的掃描半徑，旋轉片3上有一個偏離光軸8 的透光小孔，在電機帶動下繞光軸8旋轉，用于產生環(huán)形掃描細光束，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)明實施例2的結構示意圖；其中光源1發(fā)出的單色光通過準直透鏡2 后直接形成一與光軸8重合的細光束，通過雙光楔9后相對光軸8產生一定的平行偏移，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在電機帶動下繞光軸8旋轉，即可產生環(huán)形掃描細光束，其余部件與 圖1所示實施例相同。圖3是本發(fā)明實施例3的結構示意圖；其中光源1發(fā)出的單色光通過準直透鏡2后 直接形成一與光軸8重合的細光束，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在電機帶動下繞光軸8旋轉，即可產生環(huán)形 掃描細光束，其余部件與圖1所示實施例相同。圖4是本發(fā)明實施例4的結構示意圖；其中光源1發(fā)出的單色光通過準直透鏡2 后直接形成一與光軸8平行而不重合的細光束，其到光軸8的距離即為掃描光束的掃描半 徑，光源1和準直透鏡2在電機帶動下繞光軸8旋轉，即可產生環(huán)形掃描細光束，其余部件 與圖1所示實施例相同。環(huán)形掃描光束發(fā)生器的功能是產生一束準直的細光束，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，細光束的光束半徑相比旋轉半徑要小得多。準直透鏡2完成光束準直的功能，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，準直透鏡2的不同結構(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)可以控制準直光束的大小，即具有不同半徑。實施例1中準直透鏡2先產生寬光束，其半徑要大于光束旋轉半徑加上所需要的 細光束的半徑，細光束通過旋轉片3上的小孔產生，小孔的半徑就是細光束的半徑，小孔偏 離旋轉軸就使得光束與光軸8平行而不重合。實施例2、3、4中細光束直接由準直透鏡2產生，其中的準直透鏡2與實施例1中 的準直透鏡2結構不同。實施例2、3中細光束偏離光軸8分別由雙光楔9和斜方棱鏡10實現(xiàn)。實施例4中細光束偏離光軸8由光源1和準直透鏡2偏離光軸8實現(xiàn)，實施例1、2、3中光軸8是通過光源1和準直透鏡2中心，即光源1和準直透鏡2與鏡片支承4、會聚 透鏡6和二維PSD7的中心同軸。設環(huán)形掃描光束掃描半徑為R，會聚透鏡6焦距為f，當未放入被檢測鏡片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；當被檢測鏡片5只具有球鏡
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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

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，設其坐標為(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，上述公式需要進行相應變形，最后同樣可以計算得相應的參數(shù)。
權利要求
1.一種自動焦度計，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)權利要求1所述的自動焦度計，其特征在于，所述的光源(1)和準直器件(2)與 電機相連。
3.根據(jù)權利要求1所述的自動焦度計，其特征在于，所述的環(huán)形掃描光束還包括旋轉 部件，所述的旋轉部件與電機相連。
4.根據(jù)權利要求3所述的自動焦度計，其特征在于，所述的旋轉部件是旋轉片(3)，所 述的旋轉片(3)上開有一個偏離光軸(8)的透光小孔。
5.根據(jù)權利要求3所述的自動焦度計，其特征在于，所述的旋轉部件是雙光楔(9)。
6.根據(jù)權利要求3所述的自動焦度計，其特征在于，所述的旋轉部件是斜方棱鏡(10)。
7.根據(jù)權利要求3所述的自動焦度計，其特征在于，所述的旋轉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，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1μm甚至更高，并且它忽略了光斑的形狀細節(jié)，直接給出光斑重心位置，高效而快捷，從而使焦度計的精度大大提高。
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:杭州奧普特光學有限公司