[实用新型]激光干涉调焦装置

说明书

本实用新型涉及光学元件，更具体地说，本实用新型是关于激光干涉调焦装置的。

随着微电子技术的迅速发展，对调焦技术的应用日益扩大。目前的调焦技术很多，按其原理可大致分为两类，一类为光电调焦，另一类为气动调焦。

1986年第1期的《光学仪器》杂志上公开了“轮廓光电自动调焦系统”一文，该文介绍了一种调焦方案。该方案的主要内容是：光源通过聚光镜以平行光照明轮廓分划板，通过反光镜、物镜，经硅片反射，成像于物镜的物面上，然后通过10倍物镜，经振子将直流信号转变成交流信号，再成像在光电头的接收面上。上述技术方案的不足之处是，精度较差，对光电信号处理比较复杂。

本实用新型的目的是，提供一种利用激光干涉原理设计的调焦装置，该装置精度高，灵敏度好，对光电信号处理较为简单。

本实用新型的调焦装置，包括电源［1］、准直镜［3］、物镜［6］、反射面［7］、接收面［13］，所述光源［1］采用激光管，扩束器［2］设置于激光管［1］和准直镜［3］之间；来自准直镜［3］的平行光束经分束器［10］反射或透射后到达分束器［9］，经分束器［9］分为两束平行光，一束透过分束器［9］，经反射镜［8］由原光路返回；另一束经分束器［9］反射后透过物镜［6］，入射到反射面［7］上，再经物镜［6］、分束器［9］返回；上述返回的两束光经过分束器［10］后到达接收面［13］。

在分束器［10］与接收面［13］之间还可设置透镜［11］。在透镜［11］和接收面［13］之间，或者在扩束镜［2］和准直镜［3］之间还可设置针孔滤波器［12］；在接收面［13］之前必要时也可设置分束器［14］和接收面［15］。

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

图1和图2是本实用新型调焦装置的光路图，示出两种设计方案。

在图中，［1］为激光管，可采用氦一氖激光器作为光源。［2］为扩束镜，［3］为准直镜，［4］为标板，［5］为辅助物镜，［6］为物镜，［7］为反射面，［8］为反射镜，［9］和［10］为分束器，［11］为透镜，［12］为针孔滤波器，［13］为接收面，［14］为分束器，［15］为接收面。

标板［4］、辅助物镜［5］、物镜［6］和反射面［7］组成需要调焦的主光路，若［7］为反射面（像面）时，则［4］为标板（物面）。反之也可以是［7］为物面，［4］为像面。扩束镜［2］、准直镜［3］、物镜［6］、反射面［7］、反射镜［8］、分束器［9］和［10］组成了干涉光路。

调焦时，激光管［1］所发出的激光束，经扩束镜［2］扩束，通过准直镜［3］产生平行的激光束，经分束器［10］反射后偏转90°角传播，或者经分束器［10］透射后传播，在分束器［9］处分为两束光，一束光透过分束器［9］经反射镜［8］反射后沿原光路返回，再经过分束器［10］入射到接收面［13］成为参考光。接收面［13］可由光电接收器件或取景屏构成。另一束光经分束器［9］反射，偏转90°角，传输到物镜［6］聚焦成像在反射面［7］上，经反射面［7］反射后沿原光路返回，再经分束器［9］反射偏转90°角，形成物光与参考光相干涉，在接收面［13］上可接收到干涉条纹。干涉条纹的形状与调焦状态有关。离焦时，干涉图为牛顿环状的亮暗相间的一系列同心环。当像面趋近物镜［6］焦面时，干涉环半径和相邻环间距逐渐变大，变宽，像面正好位于焦面时，干涉环消失，视场亮度变成均匀的。

根据上述干涉条纹变化情况，就可方便地对主光路的调焦状态进行判读。这种判读既可在取景屏上由人眼进行，也可由微机通过光电转换自动进行。

必要时，还可设置透镜［11］，用以控制图形视场大小，可使光束在焦点上滤波。若增设针孔滤波器［12］，有利于去掉高频散斑。

还可设置分束器［14］，用于把干涉光束分成两束接收光学图形，分别在接收面［13］和［15］上被接收，可对调焦状态进行监视。

下面给出一个实施例，以便对本实用新型作进一步了解。

光源［1］采用小型的氦一氖激光管。扩束镜［2］采用25倍显微物镜。准直镜［3］的焦距为156毫米。辅助物镜［5］的焦距为156毫米。物镜［6］的焦距为6.25毫米。分束器［9］的透反比为4：6。分束器［10］和［14］的透反比均为5：5。透镜［11］的焦距为80毫米。针孔滤波器［12］的直径为100微米。接收面［13］和［15］分别为512×1线阵CCD和取景屏。

本实用新型可广泛应用于各种照像摄影系统、显微缩排与照像系统、微电子工业中的照像制版系统、机器人视觉系统等领域中。