[实用新型]采用PSD的光电定心仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种采用PSD的光电定心仪，能够对加工中的透镜进行高精度、高效率定心，属于光学测量仪器技术领域。 

背景技术

近代空间光学、微电子学、生物工程和激光技术对光学仪器的成像质量要求非常高，分辨率接近衍射极限，从而对加工过程中的透镜中心误差要求很严。特别在侦察卫星照相机镜头、大规模集成电路制造用微缩镜头、制版镜头以及平场复消色差高倍显微镜物镜等领域，均要求透镜中心误差应达到角秒或者微米数量级，同时也要求透镜定心应当简便易行，因为，作为实际光学加工工艺的组成部分，透镜定心应当具有较高的效率。 

所谓透镜定心指的是在完成透镜镜面加工之后的磨边倒圆，将透镜固定后，透镜光轴应当与磨床主轴轴线重合，完成磨边倒圆后，透镜光轴与透镜几何轴在球心处无偏差，属于一种线量标定，定心就是要最大限度地降低透镜光轴与透镜几何轴之间的线性误差。 

一篇发表在《光电工程》第25卷第6期题目为“电视内调焦定心仪及其应用”的文献公开了一种透镜定心方案，所使用的光电定心装置采用双光路设计，使用8片以上的透镜，实现光电转换的器件为CCD。因此，该装置光学系统结构复杂，装置体积较大，定心精度也仅为0.005mm，定心操作繁琐，定心效率低。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单的高精度、高效率透镜定心装置，为此，我们发明了一种采用PSD的光电定心仪。 

本实用新型之采用PSD的光电定心仪其特征在于，光源1、聚光镜2、分划板3、分光棱镜4依次光学同轴排列，如附图所示，物镜组5、分光棱镜4、PSD6依次光学同轴排列，光源1、聚光镜2、分划板3、分光棱镜4的光轴与物镜组5、分光棱镜4、PSD6的光轴垂直并相交于分光棱镜4的反射透射面，分划板3位于聚光镜2像方焦点，同时位于物镜组5像方被分光棱镜4反射后的像方焦点处，PSD6位于物镜组5像方被分光棱镜4透射后的像方焦点O′₁处，PSD6与计算机7连接。 

本实用新型其技术效果在于，磨床的工件固定盘8的旋转轴线与磨床主轴轴线重合，将本实用新型之采用PSD的光电定心仪安装于检测工位，使物镜组5、分光棱镜4、PSD6的光轴与磨床主轴轴线重合。在将被定心透镜9固定于工件固定盘8上的过程中，采用本实用新型之采用PSD的光电定心仪对被定心透镜9进行定心，使被定心透镜9的透镜光轴与磨床主 轴轴线重合。在定位过程中，光源1发出的检测光由聚光镜2汇聚于分划板3上，在分划板3上的十字中心留下光斑，形成一个精细点光源，这样最终才能使在PSD6上的成像光斑达到最小、能量最集中，在计算机7上显示的PSD6重心坐标值读数最精确。之后检测光透过分划板3由分光棱镜4反射，再由物镜组5透射，照射到被定心透镜9上。假如被定心透镜9为凹透镜，如附图所示，部分检测光被反射。当被定心透镜9不偏心时，被定心透镜9的曲率中心与物镜组5物方焦点O₁重合，所述物方焦点O₁与物镜组5的像方焦点O′₁互为共轭，被反射的检测光沿原光路返回，透过物镜组5后，一部分由分光棱镜4透射成像在PSD6上，形成自准直光路，并在计算机7上显示出PSD6的重心坐标值，另一部分由分光棱镜4反射照射到分划板3上，并在分划板3上的十字中心留下光斑，直观反映定心效果。当被定心透镜9偏心时，被反射的检测光不会沿原光路返回，在PSD6上成像的光斑位置就会改变，计算机7上显示的PSD6的重心坐标值也会改变，此时，调整被定心透镜9的位置，并读取计算机7上的重心坐标值，通过与未偏心时的重心坐标值比较，判断是否准确定心。通用神经网络的训练校正PSD6的非线性，也就是通过Levenberg Marquardt改进BP算法，选取含有2个隐层的神经元结构，经过68次试验训练，从而减小因PSD器件表面电阻的不均匀性而导致的线性误差，使得本实用新型之采用PSD的光电定心仪能够在±2～±500mm的测量范围内定心精度达到1μm。与现有技术相比，不仅定心精度得到提高，定心装置的结构也得到简化，并且，定心操作简单，定心效率提高。 

假如被定心透镜9为凸透镜，此时的透镜曲率中心与物镜组5分别位于被定心透镜9两侧，需要移动物镜组5，将物镜组5的物方焦点O₁移动到与透镜曲率中心重合的位置，然后再进行定心检测。 

附图说明

附图是本实用新型之采用PSD的光电定心仪结构及定心过程示意图，该图同时作为摘要附图。 

具体实施方式