基于PSD的高精度光電定心儀

張欣婷，安志勇

（1.長春理工大學 光電工程學院，吉林 長春130022；2.長春理工大學 光電信息學院，吉林 長春130012）

引言

近代空間光學，微電子學，生物工程和激光技術的發展，對光學儀器的成像質量要求越來越高，分辨率接近衍射極限，從而對透鏡加工過程中的中心誤差控制要求更嚴。例如偵察衛星照相機鏡頭，大規模集成電路制造用的微縮鏡頭，制版鏡頭以及平場復消色差高倍顯微鏡物鏡等精密鏡頭，均要求透鏡中心誤差達角秒（或微米）數量級。因此，研究高精度定心方法和儀器已成為國內外普遍重視的課題。

目前，國內外生產定心儀的廠家不多，國外主要是德國的施乃德光學公司的VP 30508定心儀。國內主要是西安昂科光電有限公司，包括3個系列：Lensapex CE系列、Lensapex CL系列和Lensapex CU系列，其測量精度最高可達2μm。

定心方法有很多種，但基本上是光學定心法和機械定心法，此外，還有激光定心、光電定心等。目前主要采用的是光學定心法。光學定心法主要有3種：透鏡表面反射像定心法、球心自準像定心法、光學電視定心法。這3種方法的精度并不是太高，而且依賴于人眼進行觀察。

針對上述不足，本文研制出一種高精度、使用方便、定心速度快的光電式定心儀。采用位置敏感探測器PSD對光斑實行定位，既保證了高的定心精度，又消除了人眼的疲勞。以上提及的幾種定心儀的性能比較如表1所示［1-2］。

表1 幾種定心儀的性能比較Table 1 Performance comparison of several centering instruments

1 系統工作原理

本文所研究的定心儀主要由照明系統、自準直顯微系統、信號接收系統、信號處理和顯示系統組成，其工作原理如圖1所示。……