測量透鏡放大率的方法技術

本發明專利技術涉及測量透鏡放大率的方法，其步驟包括：用光電變換器對一準直光束取樣，以產生代表整個束寬光強的輸出信號，把該信號轉換為數字形式并把它置入計算機存儲器，然后在光束的光路上插入透鏡，改變透鏡和變換器之間的距離，重復測量并存儲，最后根據存儲在計算機中的數字信號計算透鏡的放大率。（*該技術在2009年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及測量透鏡(例如接觸透鏡)放大率的方法。本專利技術提供了一種，它包括以下步驟(a).提供一準直光束，(b).用光電變換器對該光束取樣，以產生一個代表整個束寬光強的輸出信號，(c).把該變換器的輸出信號轉換成數字形式并把這個數字信號置于計算機的存儲器中，(d).把一透鏡插入到該光束的光路中，(e).在光路中插有透鏡時，對透鏡和變換器之間的至少一個間距重復步驟(b)和(c)，(f).從存儲在計算機存儲器中的數字信號計算透鏡的放大率。最好對透鏡和變換器之間一批不同的間距重復步驟(e)。光電變換器可由光電探測器的線性陣列組成。現在通過舉例，參照附圖，說明本專利技術的實施例，其中附圖說明圖1是實現本專利技術的方法的一個裝置的簡圖，其中透鏡承載臺處于初始位置;圖2表示圖1的裝置，透鏡承載臺處于其次位置;圖3A和3B是在光路上有透鏡和沒有透鏡時，光束強度對光束寬度的曲線圖;圖4A和4B表示此裝置所用的另一些準直光源;圖5是計算透鏡放大率的第一計算機程序流程圖;圖6是計算透鏡放大率的第二計算機程序流程圖;首先參照圖1，裝一個X-Y平臺10，它能在由光敏二極管的線性陣列11形成的光電變換器上方已知距離L處的水平面上可控制地移動，L的典型值約為10厘米，陣列11可以是一個512個元件G串接的固體線性掃描器，如由美國加利福尼亞Sunnyvale公司出售的EG&GReticon器件，它由大小為25微米、相距25微米的512個獨立的光敏檢測器組成。圓形截面的準直垂直光束12由光源13產生，光源可以是He-Ne激光器。準直光束12的直徑為幾毫米寬。X-Y平臺10內有一孔14，該平臺起初處于圖1所示的位置，以便使光束12毫無阻礙地通過孔14照射在陣列11上，陣列11應精確地處在光束12的直徑上。X-Y平臺10還有一孔15，在孔15上放置要測量放大率的接觸透鏡16，該平臺可以移動，從而把透鏡16插入光束12的光路中。對于發散透鏡，其作用示于圖2，從圖2中可以看出，光束12在陣列11上的直徑較大。正如將要更充分說明的那樣，本裝置的目的是在光束12的光路中插入透鏡16和不插入透鏡16兩種情況下測量光束12的直徑，并用微機17計算透鏡16的放大率。對于發散透鏡16，其放大率由下式給出P＝1/L(1-W/ω)(方程1)其中P是以屈光度計的透鏡16的放大率，L是平臺10和陣列11之間的距離，ω是沒插入透鏡16時光束12的直徑，W是插入透鏡16時，光束12在陣列11上的直徑。對于會聚透鏡，L小于焦距，放大率由下式給出P＝1/L(1+W/ω)(方程2)通常，因為He-Ne光束12的強度為高斯分布，光束的直徑ω和W取為半振幅點之間的距離。例如圖3A和3B分別表示有透鏡插入和沒有透鏡插入光路時的典型的光束強度對光束直徑的曲線。在圖3A中，不發散的準直光束的直徑ω為2.671毫米，在圖3B中，在陣列11上的發散光束的直徑W是3.627毫米。再回到圖1，在線性陣列11中的每個獨立的光敏探測器對落在其上的光取樣并存儲電荷，該電荷的量值實質上正比于該點的光強。當微機17提供的“開始”信號出現時，這些存儲的電荷在“時鐘”信號的控制下與時鐘信號同步地被連續地讀出，該時鐘信號來自于對除法器18中的微機基本時鐘的劃分，陣列11的輸出信號代表橫跨光束12直徑的光強的模擬值系列，它在放大器19中被放大，然后，每個模擬值在A/D(模/數)轉換器20中進行模數轉換，A/D轉換器20也由時鐘信號控制。最終的數字信號由一系列對應于初始模擬值的單個數字值構成，它被置入計算機17的存儲器中。應該知道，位于計算機17和陣列11之間的接口電路，它包括除法器18、放大器19和A/D轉換器20，其細節取決于計算機的制造和型號，上述內容并不是接口的全部敘述，但所敘述的功能是相當簡單的，完全在本專業技術人員的能力之內。雖然光源13按前述為He-Ne激光器，這種激光器能自動地產生準直光，但也可用GaAs(砷化鎵)半導體激光器21做光源，這時要用透鏡22來準直光束，如圖4A所示。甚至可以用從燈泡23發出的白色光源，如圖4B所示，在圖4B的情況下，從透鏡23來的光徑過透鏡24耦合到光纖25的一端，從該光纖的另一端射出一完全確定的光斑，然后經第二透鏡26準直之。GaAs激光象He-Ne激光一樣具有高斯分布，而白光為余弦平方(COS)分布，但在這兩種情況下，光束的直徑即寬度均取半振幅點之間的距離。圖5是置入計算機17中的計算機程序流程圖。它結合圖1和圖2所示的裝置完成本專利技術的方法。(應當清楚，為簡便起見圖2中省略了計算機17和接口部件18至20)該方法從圖1所示處于初始位置的裝置開始，也就是從準直光束12穿過孔14并無阻礙地投射在陣列11上開始。當程序被啟用時，第一步31是把循環計數置零，接著32步，令計算機產生一開始信號，隨之33步，響應于該信號讀取陣列11，并在經歷前面所述的放大及A/D轉換之后把形成的數據置入計算機的存儲器中。接著34步，利用最適合高斯或余弦平方曲線(根據光源B的類型)的曲線擬合技術對在33步中讀入計算機存儲器中的各個數字值進行曲線擬合。這樣的曲線擬合技術在計算機程序中是人所共知的。然后在35步從半振幅點計算準直光束的直徑ω，這也是人所共知的技術，接著在36步，存儲這樣計算的直徑。下一步，第37步，是對循環計數等于零進行程序檢查，因為這是第一次沿這個循環運行，所以回答是“是”，因此，第38步，程序一直等到透鏡16插入到光束12中為止。移動X-y平臺10把透鏡16移入光束12的光路中，位置如圖2所示。什么時候透鏡已處于這個位置是由預先確定的輸入，例如在計算機鍵盤上輸入(未示出)來指示到程序中去的。然而應當理解，計算機程序也可以自己控制平臺10把透鏡16置入到光束12中去?，F在，循環計數增加1(39步)，隨后，對透鏡處于圖2中光源13和陣列11之間的位置這一狀態重復32步到36步。這一次在36步存儲的直徑是W，W是在陣列11上的發散光束直徑。這一次，在第37步對檢驗的回答是“否”，因此在第40步，根據前述的方程1計算透鏡16的放大率，這時假設平臺/陣列的間距L的數值已經被測量并鍵入了。最后，第41步，是對計算的放大率加以顯示，可以打印和/或可視顯示裝置VDU顯示。當然，在會聚透鏡16的情況下，在第40步計算中應當用前述的方程2而不是方程1，兩種情況下的編程技術都較簡單。根據本專利技術，另一種方法包括連續地增加透鏡16到陣列11之間的距離L，這時，這些元件處于圖2所示的位置。L的一個增量dL導致W的一個增量dw，因此，我們可以把方程1寫作P＝(方程3)對各個dL值畫出(1-W/ω)對dL的曲線，我們可得到一條直線，它的斜率就是放大率P。圖6示出了實現這個技術的程序流程圖。在圖6中，對于與圖5中所示的相同的步驟，用相同的數字標號，增加的步驟是判定步驟60和61以及等待步驟62。如前所述，在第一次環繞這個循環運行時，計算機計算并存儲無阻礙的準直光束直徑ω，在第二次環繞運行時，計算機計算并存儲發散直徑W。但是，通過檢查程序可以看到，步驟60使得另外的(N-1)個重復環繞這個循環運行，并且在第三次和隨后的重復之前，步驟61使得程序等待陣列11移動的信號，這就是第6本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種測量透鏡放大率的方法，包括下列步驟：（ａ）．提供一束準直光束，（ｂ）．采用光電變換器對光束取樣以產生代表整個束寬的光強度的輸出信號，（ｃ）．把變換器的輸出信號轉換為數字形式并把此形成的數字信號置入計算機存儲器，（ｄ）．在 光束的光路上插入一個透鏡，（ｅ）．對如此插入的透鏡和變換器之間至少一個距離重復步驟（ｂ）和（ｃ），（ｆ）．由存儲在計算機存儲器中的數字信號計算透鏡的放大率。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：約翰赫加蒂，
申請(專利權)人：博士倫百慕達科技有限公司，
類型：發明
國別省市：IE[愛爾蘭]