图 2.3平行光管测量焦面原理图

行光管出来的平行光通过待测量透镜汇聚到焦点处，通过焦点且垂直与光轴的面即就是焦面。因为在焦点处光线是汇聚的，所以在该点光的强度也是最大的，因此可以判断焦面的位置所在。技术人员就通过移动待测透镜来找出光强最大点来找出焦面位置的。

该方法的缺点是，因为技术员的差别，人眼的差别还有其它因素的影响，所以精确度不高。

2.2 CCD器件介绍

CCD就是光电耦合器件的简称，它最突出的特点是以电荷作为信号，而不同于其它大多数器件是以电流或者电压为信号的。CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。因此，CCD工作工程的主要问题是信号电荷的产生、存储、传输和检测。

CCD有两种基本类型，一是电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面，并沿面传输，这类器件称为表面沟道CCD（简称SCCD），二是电荷包存储在离半导体表面一定深度的体内，并在半导体体内沿一定方向传输，这类期间称为沟道或沟道器件（简称BCCD）。电荷耦合摄像器件是用于摄像或像敏的器件。简称ICCD。它的功能是把二维光学图像信号转变为一维时序的视频信号输出，本文就采用此种CCD，下面将详细介绍此种CCD。

ICCD有两大类型：线型和面型。二者都需要用光学成像系统将景物图像成在CCD的像敏面上。像敏面将照在每一像敏单元上的图像照度信号转变为少数载流子数密度信号存储于像敏单元（MOS电容）中。然后，再转移到CCD的移位寄存器（转移电极下的势阱）中，在驱动脉冲的作用下顺序的移出期间，成为视频信号。

2.3本文讨论的精密检焦法

为了实现用光具座测量透镜焦距的自动化，在光具座人工测量透镜焦距的装置基础上，采用一种光电探测器代替人眼作接受器。由于线阵 CCD器件具有以下优点：体积小、重量轻、功耗小、几何结构稳定工作电压低、可靠耐用 可以在许多恶劣环境下工作；空间分辨率高、可实现高精度测量、空间自扫描可以实现物理量的绝对测量、线性好、动态范围较大、光谱响应范围宽、光计量精确。此外，它的输出信息易于处理、便于与计算机接口，诸多的优点使得 CCD 在工件尺寸测量、工件表面质量检测、物体热膨胀系数检测以及图像传真、摄像机、智能传感器等方面得到了广泛的应用。由 CCD 传感器、光学系统、信号收集与处理构成的测量系统的使用范围和优越性是现有其它测量方法无法比拟的。因此 本实验采用线阵CCD代替人眼。如图2.4经测量显微镜物镜放大的象y成到CCD接收器上，CCD 将接收到的光信号转变成电信号，经A/D转换输入微机后进行数据处理，由于y为分划板锐细的亮线对间距离，而每一条锐细的亮线经显微物镜成在CCD上对应于一尖锐的CCD输出信号，当系统合焦时，y′即为两对应CCD输出信号间距离，即式中，L为CCD两相邻光敏像素间

    2.3（1）

距，x2、x1为CCD输出尖锐信号对应的位置坐标。

图2.4测正透镜焦距原理图

1 平行光管物镜　2 待测透镜3测量显微镜物镜　4　CCD 接收器　

透镜焦距的测量，焦面位置的正确判定是关键。因为只有透镜处于焦面位置 才能运用原理中的公式进行计算和测量，因此由CCD代替人眼作接收器，如何选取恰当的焦面评判函数，并保证系统的调焦精度成为本次实验的关键。本论文提出的方法基于成像系统满足线性条件和空间不变性条件，线性条件是指在非相干照明的条件下，光学系统的物方图样与象方图样之间的光强度满足线性叠加的条件。满足线性条件的光学系统，其像面上任一点(x,y)处的光强等于物面上各点的光强o(x,y)在像平面(x,y)处所形成的光强的叠加。如图2.4所示，像面的光强度分布为

   2.3.（2）

式中，O为物面内物体光强度分布范围：h(x,y,x′,y′)为系统的脉冲响应函数，即光强度为单位值的物点(x,y)经光学系统后，在象面上形成的光强度分布。

若物面处物体范围外的光强度为零，则上式可写作可见利用系统线性叠加的特性，可将物方图样分解为许多基元图样的线性组合，系统满足空间不变性是指：若图片无法显示请联系QQ3249114

     2.3（3）

物面任意位置(x,y)处光强度为

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