專利名稱：內(nèi)光路偏心光束自動調(diào)焦儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及自動調(diào)焦技術(shù)及儀器。
自動調(diào)焦技術(shù)是光學(xué)儀器中的一項重要技術(shù)，在照相系統(tǒng)如照相機(jī)，分步重復(fù)照相機(jī)等已有采用自動調(diào)焦技術(shù)。但顯微鏡系統(tǒng)，由于焦深小，后工作距短，且精度要求高，自動調(diào)焦技術(shù)的應(yīng)用尚在開始階段，目前采用的斜光束和散象法等調(diào)焦技術(shù)都有精度低調(diào)焦范圍小的缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的是研制一種調(diào)焦范圍大，精度高的自動調(diào)焦儀。
本實(shí)用新型的構(gòu)成是采用內(nèi)光路偏心光束作為檢測光源，用二象限硅光電池來接收離焦信號，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換及信號處理后來帶動電機(jī)拖動微位移工作臺，以實(shí)現(xiàn)離焦量的自動補(bǔ)償，上述方法通過有關(guān)元件的具體布置來實(shí)現(xiàn)。
結(jié)合

本實(shí)用新型的工作原理如下圖1為光路原理圖。
1為激光束2為反射鏡3為物鏡4為焦面5為輔助物鏡6為接收面7為二象限硅光電池激光束(1)經(jīng)反射鏡(2)反射后以偏心S的距離進(jìn)入顯微鏡原有的光路，經(jīng)過物鏡(3)后聚焦在焦面(4)的M點(diǎn)上，經(jīng)焦面(4)反射后再經(jīng)過物鏡(3)及輔助物鏡(5)成象在接收面(6)上的M′點(diǎn)。當(dāng)焦面(4)的位置改變±δ時，M′點(diǎn)相應(yīng)地在接收面(6)上有±△的橫向移動，△＝±2βδ·s／f，β為光學(xué)系統(tǒng)橫向放大率，如在接收面(6)上放置一個二象限硅光電池(7)，在正焦時該二象限光電池的輸出為“零”，當(dāng)焦面發(fā)生變化時，二象限硅光電池的輸出不為“零”，可根據(jù)輸出信號的“正”，“負(fù)”來判斷“正”，“負(fù)”離焦，同時可根據(jù)信號的強(qiáng)度來確定離焦量。
二象限硅光電池的輸出信號經(jīng)前置放大，功放后直接去驅(qū)動電機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)去移動微位移工作臺，以實(shí)現(xiàn)自動補(bǔ)償。
結(jié)合
本實(shí)用新型的實(shí)施例如下圖2為本實(shí)用新型的自動調(diào)焦儀的結(jié)構(gòu)圖。
8為光電檢測頭(雙點(diǎn)劃線部分)9為顯微鏡本體10為控制箱11為驅(qū)動電機(jī)及減速機(jī)構(gòu)12為激光器13為準(zhǔn)直物鏡14為光欄15，16，25為反射鏡17，18為半透半反鏡19為輔助物鏡20為二象限硅光電池21為底板22為光電檢測頭罩23為瓦片狀轉(zhuǎn)軸24為支架26為光電池支座27為準(zhǔn)直管28為支架29，30為反射鏡支座31為輔助物鏡支座32，37為螺母33為激光器電源板34為引線柱35，36為半透半反鏡支架38為前置放大板本實(shí)用新型的自動調(diào)焦儀由光電檢測頭(8)(雙點(diǎn)劃線部分)顯微鏡本體(9)，驅(qū)動電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)(11)和控制箱(與儀器分開布置，由電線連接)四部分組成。
光電檢測頭安裝在顯微鏡本體(9)的構(gòu)件上，(主光路的一側(cè))，使光電檢測頭中發(fā)出的激光能進(jìn)入顯微鏡主光路。同時在顯微鏡工作臺升降機(jī)構(gòu)處設(shè)置驅(qū)動電機(jī)及減速機(jī)構(gòu)(11)，以便通過檢測頭測得的離焦信號來驅(qū)動電機(jī)，自動補(bǔ)償偏焦量。
光電檢測頭由激光電源板，激光器，反射鏡，輔助物鏡，二象限硅光電池，前置放大板，引線柱等組成，激光器(12)安裝在準(zhǔn)直管(27)的一端內(nèi)，準(zhǔn)直管(27)安裝在位于底板(21)一側(cè)(圖2俯視圖中的上方)的支架(28)上，準(zhǔn)直管(27)的另一端內(nèi)由螺母(37)安裝準(zhǔn)直物鏡(13)及光欄(14)，在準(zhǔn)直管的光路前方安裝反射鏡(16)，該反射鏡安裝在瓦片狀的轉(zhuǎn)軸(23)上，該轉(zhuǎn)軸又安裝在反射鏡支座(29)上，并可在其內(nèi)轉(zhuǎn)動以調(diào)整反射光線的角度，反射鏡支座(29)安裝在底板(21)上，在準(zhǔn)直管(27)與反射鏡支座(29)之間安放反射鏡(15)，該反射鏡通過支架(30)固定在底板(21)上，在反射鏡(15)的光路前方有輔助物鏡(19)，該輔助物鏡由螺母(32)壓緊安裝在輔助物鏡支座(32)內(nèi)，支座(31)安裝在底板(21)上，在輔助物鏡光路前方斜置一反射鏡(25)，該反射鏡通過支架(24)安裝在底板(21)上，在反射鏡(25)的光路前方有一個二象限硅光電池(20)；該光電池通過光電池支座(26)安裝在底板(21)上，在光電池(20)一側(cè)安放前置放大板(38)，為提供激光器(12)及前置放大板的電源，在準(zhǔn)直管(27)的一側(cè)安裝激光器電源板(33)及引線柱(34)。
在顯微鏡本體(9)的主光路內(nèi)，安裝有半透半反鏡(17，18)，該半透半反鏡分別通過支座(35，36)安裝在顯微鏡本體(9)的筒壁上。
所有上述元件都必須調(diào)整在其光路上。
在控制箱內(nèi)有A／D，D／A，CPU及功放板。
本自動調(diào)焦儀的工作過程如下半導(dǎo)體激光器(12)發(fā)出的脈沖紅外激光，經(jīng)準(zhǔn)直物鏡(13)擴(kuò)束后，經(jīng)過光欄(14)，射向反射鏡(16)，經(jīng)其反射后射向半透半反鏡(17)，經(jīng)其反射后至半透半反鏡(18)反射后與顯微鏡的主光源一起進(jìn)入顯微鏡的物鏡，由于紅外激光是與顯微鏡的主光源偏心－“S”進(jìn)入主光路，所以該紅外激光經(jīng)過顯微鏡物鏡聚焦后射至焦面時也與顯微鏡的主光源有“a”的偏心(見2俯視圖)，經(jīng)焦面反射后，也以“a”的偏心反回至半透半反鏡(18)，經(jīng)其反射后至半透半反鏡(17)，再經(jīng)其反射后至反射鏡(16)，經(jīng)反射鏡(16)反射后至反射鏡(15)(圖2俯視圖)經(jīng)其反射后至輔助物鏡(19)，經(jīng)其聚焦后射至反射鏡(25)，反射至二象限硅光電池(20)，該光電池接收反射光后按偏焦情況輸出不同信號經(jīng)過前置放大，功放后驅(qū)動電機(jī)及減速機(jī)構(gòu)(11)來移動微位移工作臺。
本自動調(diào)焦儀的光電測頭可單獨(dú)用于各類顯微系統(tǒng)(如各種顯微鏡，顯微測量儀，線寬輪廓測量儀，光盤等)的自動調(diào)焦。
本自動調(diào)焦儀的主要技術(shù)指標(biāo)為1.調(diào)焦范圍1000μm2.調(diào)焦精度≤±0.1μm3.適用物鏡倍數(shù) 5x，10x，40x，50x，63x，100x
權(quán)利要求1.一種由光電檢測頭，顯微鏡本體，控制系統(tǒng)，驅(qū)動電機(jī)及減速機(jī)構(gòu)組成的自動調(diào)焦儀，其特征是采用內(nèi)光路偏心光束作為檢測光源，用二象限硅光電池來接收離焦信號，其光電檢測頭(8)安裝在顯微鏡本體(9)的構(gòu)件上(主光路的一側(cè))，在顯微鏡工作臺升降機(jī)構(gòu)處設(shè)置驅(qū)動電機(jī)及減速機(jī)構(gòu)(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的自動調(diào)焦儀，其特征是光電檢測頭由激光電源板，激光器，反射鏡，輔助物鏡，二象限硅光電池，前置放大板，引線柱等組成，激光器(12)安裝在準(zhǔn)直管(27)的一端內(nèi)，準(zhǔn)直管(27)安裝在位于底板(21)一側(cè)的支架(28)上，準(zhǔn)直管(27)的另一端內(nèi)由螺母(37)安裝準(zhǔn)直物鏡(13)及光欄(14)，在準(zhǔn)直管的光路前方安裝反射鏡(16)，該反射鏡安裝在瓦片狀的轉(zhuǎn)軸(23)上，該轉(zhuǎn)軸又安裝在反射鏡支座(29)上，并可在其內(nèi)部轉(zhuǎn)動，反射鏡支座(29)安裝在底板(21)上，在準(zhǔn)直管(27)與反射鏡支座(29)之間安放反射鏡(15)，該反射鏡通過支架(30)固定在底板(21)上，在反射鏡(15)的光路前方有輔助物鏡(19)，該輔助物鏡由螺母(32)壓緊安裝在輔助物鏡支座(31)內(nèi)，支座(31)安裝在底板(21)上，在輔助物鏡光路前方斜置一反射鏡(25)，該反射鏡通過支架(24)安裝在底板(21)上，在反射鏡(25)的光路前方有一個二象限硅光電池(20)，該光電池通過電池支座(26)安裝在底板(21)上，在光電池(20)一側(cè)安放前置放大板(38)，在準(zhǔn)直管(27)的一側(cè)安裝激光器電源板(33)和引線柱(34)，在顯微鏡本體(9)的主光路內(nèi)安裝有半透半反鏡(17，18)，該半透半反鏡分別通過支座(35，36)安裝在顯微鏡本體(9)的筒壁上。
專利摘要一種內(nèi)光路偏心光束自動調(diào)焦儀，采用內(nèi)光路偏心光來作為檢測光源，用二象限硅光電池來接收離焦信號，其光電檢測頭安裝在顯微鏡本體的構(gòu)件上?？捎糜陲@微電測量儀，線寬輪廓測量儀，光盤等的自動調(diào)焦。本自動調(diào)焦儀調(diào)焦范圍大，可達(dá)1000μm，調(diào)焦精度高，≤±0.1μm。
文檔編號G02B7/28GK2051359SQ8921361
公開日1990年1月17日 申請日期1989年7月8日 優(yōu)先權(quán)日1989年7月8日
發(fā)明者薛實(shí)福, 李慶祥, 汪春慶, 許先海 申請人:清華大學(xué)