[實用新型]采用PSD的光電定心儀

有效

• 申請號: 201420030695.3
• 申請日: 2014-01-11
• 公開（公告）號: CN203811868U
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 張欣婷;向陽;吳倩倩
• 申請（專利權）人: 長春理工大學光電信息學院
• 主分類號: G02B7/02
• 分類號: G02B7/02;B24B13/005
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種采用PSD的光電定心儀，能夠對加工中的透鏡進行高精度、高效率定心，屬于光學測量儀器技術領域。?

背景技術

近代空間光學、微電子學、生物工程和激光技術對光學儀器的成像質量要求非常高，分辨率接近衍射極限，從而對加工過程中的透鏡中心誤差要求很嚴。特別在偵察衛星照相機鏡頭、大規模集成電路制造用微縮鏡頭、制版鏡頭以及平場復消色差高倍顯微鏡物鏡等領域，均要求透鏡中心誤差應達到角秒或者微米數量級，同時也要求透鏡定心應當簡便易行，因為，作為實際光學加工工藝的組成部分，透鏡定心應當具有較高的效率。?

所謂透鏡定心指的是在完成透鏡鏡面加工之后的磨邊倒圓，將透鏡固定后，透鏡光軸應當與磨床主軸軸線重合，完成磨邊倒圓后，透鏡光軸與透鏡幾何軸在球心處無偏差，屬于一種線量標定，定心就是要最大限度地降低透鏡光軸與透鏡幾何軸之間的線性誤差。?

一篇發表在《光電工程》第25卷第6期題目為“電視內調焦定心儀及其應用”的文獻公開了一種透鏡定心方案，所使用的光電定心裝置采用雙光路設計，使用8片以上的透鏡，實現光電轉換的器件為CCD。因此，該裝置光學系統結構復雜，裝置體積較大，定心精度也僅為0.005mm，定心操作繁瑣，定心效率低。?

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種結構簡單的高精度、高效率透鏡定心裝置，為此，我們發明了一種采用PSD的光電定心儀。?

本實用新型之采用PSD的光電定心儀其特征在于，光源1、聚光鏡2、分劃板3、分光棱鏡4依次光學同軸排列，如附圖所示，物鏡組5、分光棱鏡4、PSD6依次光學同軸排列，光源1、聚光鏡2、分劃板3、分光棱鏡4的光軸與物鏡組5、分光棱鏡4、PSD6的光軸垂直并相交于分光棱鏡4的反射透射面，分劃板3位于聚光鏡2像方焦點，同時位于物鏡組5像方被分光棱鏡4反射后的像方焦點處，PSD6位于物鏡組5像方被分光棱鏡4透射后的像方焦點O′₁處，PSD6與計算機7連接。?

本實用新型其技術效果在于，磨床的工件固定盤8的旋轉軸線與磨床主軸軸線重合，將本實用新型之采用PSD的光電定心儀安裝于檢測工位，使物鏡組5、分光棱鏡4、PSD6的光軸與磨床主軸軸線重合。在將被定心透鏡9固定于工件固定盤8上的過程中，采用本實用新型之采用PSD的光電定心儀對被定心透鏡9進行定心，使被定心透鏡9的透鏡光軸與磨床主?軸軸線重合。在定位過程中，光源1發出的檢測光由聚光鏡2匯聚于分劃板3上，在分劃板3上的十字中心留下光斑，形成一個精細點光源，這樣最終才能使在PSD6上的成像光斑達到最小、能量最集中，在計算機7上顯示的PSD6重心坐標值讀數最精確。之后檢測光透過分劃板3由分光棱鏡4反射，再由物鏡組5透射，照射到被定心透鏡9上。假如被定心透鏡9為凹透鏡，如附圖所示，部分檢測光被反射。當被定心透鏡9不偏心時，被定心透鏡9的曲率中心與物鏡組5物方焦點O₁重合，所述物方焦點O₁與物鏡組5的像方焦點O′₁互為共軛，被反射的檢測光沿原光路返回，透過物鏡組5后，一部分由分光棱鏡4透射成像在PSD6上，形成自準直光路，并在計算機7上顯示出PSD6的重心坐標值，另一部分由分光棱鏡4反射照射到分劃板3上，并在分劃板3上的十字中心留下光斑，直觀反映定心效果。當被定心透鏡9偏心時，被反射的檢測光不會沿原光路返回，在PSD6上成像的光斑位置就會改變，計算機7上顯示的PSD6的重心坐標值也會改變，此時，調整被定心透鏡9的位置，并讀取計算機7上的重心坐標值，通過與未偏心時的重心坐標值比較，判斷是否準確定心。通用神經網絡的訓練校正PSD6的非線性，也就是通過Levenberg?Marquardt改進BP算法，選取含有2個隱層的神經元結構，經過68次試驗訓練，從而減小因PSD器件表面電阻的不均勻性而導致的線性誤差，使得本實用新型之采用PSD的光電定心儀能夠在±2～±500mm的測量范圍內定心精度達到1μm。與現有技術相比，不僅定心精度得到提高，定心裝置的結構也得到簡化，并且，定心操作簡單，定心效率提高。?

假如被定心透鏡9為凸透鏡，此時的透鏡曲率中心與物鏡組5分別位于被定心透鏡9兩側，需要移動物鏡組5，將物鏡組5的物方焦點O₁移動到與透鏡曲率中心重合的位置，然后再進行定心檢測。?

附圖說明

附圖是本實用新型之采用PSD的光電定心儀結構及定心過程示意圖，該圖同時作為摘要附圖。?

具體實施方式