光学检测和光学加工技术作为精密工程领域中的重要环节，目前已经成为人类生活生产中必不可少的部分。从高端的芯片光刻工艺，到工业常见的工件视觉检测环节，再到包括激光切割、激光熔覆打印、激光微纳加工、激光退火、激光焊接等激光加工领域，人类正在利用光学的各种特性来实现更精密更复杂的检测和加工要求。作为光学参数操控的主要部件，光学系统的数值孔径越大，整体设备能够检测或加工出的关键尺寸就越小，而随之而来的就是光学系统的景深变小，从而使检测或加工的质量对光学系统相对于工件的离焦量十分敏感。因此，精密的光学检测和光学加工技术势必对光学系统的对焦控制提出更高的要求。自动对焦装置

自动对焦装置通常可以认为是一个独立闭环的控制系统，由离焦量探测器、调焦执行机构和控制器三部分组成。离焦量探测器可以是通过条纹结构光获取工件表面的离焦信号，也可以通过高精度的位移传感器测得光学系统和工件表面之间的离焦量，调焦执行机构主要用于光学系统的离焦量控制，可以通过直线位移平台搭载整体光学系统进行运动，也可以通过音圈电机或者压电陶瓷对变焦光学系统中的特定镜片的位置进行控制。控制器获得离焦量探测器的离焦数据后驱动控制调焦执行机构，从而实现对工件表面自动对焦的功能。

三种不同方式对焦

在目前的现有技术中，主要的自动对焦装置形式可以分为同轴式、离轴式以及三角反射式三种。

同轴式自动对焦装置中，自动对焦系统的光路和现有的检测或加工用的光学系统通过分光器件实现部分的光路同轴，为了避免对焦系统对现有光学系统的成像造成影响，一般需要通过滤光片将两个系统进行光谱隔离，因此导致了现有光学系统特定光谱段信息的丢失。同时同轴式自动对焦装置需要对成像系统的光路进行耦合兼容，完整系统的装调难度较高。

离轴式自动对焦装置中，自动对焦系统的光路独立于现有的光学系统，从而无需考虑两者之间的光谱波段的耦合和隔离，但是离轴式自动对焦装置的测量点与现有的光学系统的视场中心存在较大偏离，因此往往需要进行高度的位置映射，对工件某一片区域进行离焦量检测后进入现有光学系统的视场内进行检测或加工，通过位置映射的高度数据驱动控制调焦执行机构进行变焦动作，控制策略比较复杂。

三角反射式自动对焦装置，技术原理源自激光三角测量技术，通过发射激光在被测表面形成光斑，随着被测表面的高度变化，会导致接收镜组后CMOS器件上的光斑同样发生位置变化，从而能够实现高精度地位置解析的功能。三角反射式的自动对焦装置，不需要像同轴式自动对焦装置一样和现有的成像光路系统进行耦合，同样也能够避免离轴高度测量带来的控制策略复杂的问题。装调难度低、兼容各类光学系统、测量点与成像视场重合，这些都是三角反射式自动对焦装置的优势。

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