專利名稱：一種用于測量透鏡焦距的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透鏡焦距的測量，適用于透鏡任意波長的焦距測量。
背景技術(shù)：
目前傳統(tǒng)的測量方法是參照圖1所示，光源1輸出激光經(jīng)過擴束系統(tǒng)2，變成大口徑的平行光照射到透鏡3上會聚于其后某點，用CCD模塊(電荷耦合元件)4接收并前后移動CCD模塊4，像點最小的點即為焦點，測量該點與透鏡3間的距離f，即為該透鏡的焦距。但是將經(jīng)過擴束系統(tǒng)2的激光調(diào)成平行光入射透鏡3是一件很困難的事情，沒有特定的標準判斷入射激光是否平行，其平行性直接影響到透鏡3焦距測量的準確性。這給透鏡焦距的測量帶來極大的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種用于測量透鏡焦距的裝置及方法，旨在減少透鏡焦距測量的誤差，大大提高了準確性，簡化操作步驟。本發(fā)明提供的一種用于測量透鏡焦距的裝置，包括光源模塊、反射模塊和接收模塊，其中，所述光源模塊的輸出光路上依次設(shè)置待測透鏡和所述反射模塊，所述光源模塊的出光面與所述接收模塊的接收面共面，光源模塊的輸出光經(jīng)所述待測透鏡和所述反射模塊的透反后成為會聚光束，并由所述接收模塊接收。優(yōu)選地，所述入射光的光軸與所述反射模塊的反射面之間不垂直。優(yōu)選地，所述入射光的光軸與所述反射模塊的反射面之間的夾角為3至5度。優(yōu)選地，所述用于測量透鏡焦距的裝置還包括判斷模塊，用于判斷所述接收模塊上光斑的大小。優(yōu)選地，所述用于測量透鏡焦距的裝置還包括測量模塊，用于測量接收模塊到所述待測透鏡的距離。優(yōu)選地，所述反射模塊包括平面反射鏡。優(yōu)選地，所述接收模塊包括CXD模塊。優(yōu)選地，所述光源模塊的輸出光透過待測透鏡的中心。本發(fā)明還涉及一種測量透鏡焦距的方法，所述用于測量透鏡焦距的裝置，包括光源模塊、反射模塊和接收模塊，其中，所述光源模塊的輸出光路上依次設(shè)置待測透鏡和所述反射模塊，所述光源模塊的出光面與所述接收模塊的接收面共面，光源模塊的輸出光經(jīng)所述待測透鏡和所述反射模塊的透反后成為會聚光束，并由所述接收模塊接收；所述測量方法包括第一步調(diào)整光源模塊，使所述光源模塊的出射光射向待測透鏡；第二步調(diào)整反射模塊和/或接收模塊，使所述光源模塊的出射光經(jīng)待測透鏡的第一次折射、反射模塊的反射及待測透鏡的第二次折射后在所述接收模塊上形成光斑；
3
第三步調(diào)整所述光源模塊、接收模塊與待測透鏡之間的距離，當所述接收模塊上所呈現(xiàn)的光斑最小時，所述測量模塊測量所述接收模塊到所述待測透鏡的距離，該距離即為所述待測透鏡的焦距。優(yōu)選地，所述第三步中具體還包括，所述判斷模塊判斷所述接收模塊上所呈現(xiàn)的光斑是否達到最小狀態(tài)。本發(fā)明一種用于測量透鏡焦距的裝置和方法省去了傳統(tǒng)方法所用的擴束鏡組，從而避免了調(diào)節(jié)擴束鏡組的麻煩和誤差，使操作更加簡便，增加了反射模塊的設(shè)置，在測量焦距時可得到了平行度非常高的平行光，大幅度的減小了因平行度帶來的測量誤差，提高了測量的準確性。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中測量透鏡焦距的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明用于測量透鏡焦距的裝置一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明測量透鏡焦距的方法一個實施例的流程圖。本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及具體實施例就本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。參照圖2，展示了本發(fā)明一種用于測量透鏡焦距的裝置，包括光源模塊10、反射模塊20、和接收模塊30，上述光源模塊10用于輸出光束，在光源模塊10輸出的光路上依次設(shè)置待測透鏡40和上述反射模塊20，其中，上述光源模塊10的出光面與上述接收模塊30的接收面共面，上述接收模塊30可在該平面內(nèi)平移。上述光源模塊10的輸出光經(jīng)待測透鏡 40第一次折射后射向反射模塊20 (如圖中實線所示)，上述反射模塊20將上述光線反射， 再經(jīng)上述待測透鏡40第二次折射后形成會聚光束(如圖中虛線所示)，并由上述接收模塊 30接收，在上述接收模塊30上形成光斑。使用時調(diào)整上述光源模塊10、接收模塊30與上述待測透鏡40之間的距離，當呈現(xiàn)在上述接收模塊30的接收面上的光斑最小時，上述待測透鏡40到上述接收模塊30的距離即為上述待測透鏡40的焦距。為了使經(jīng)上述反射模塊20反射后的光線(如圖中實線所示)與反射前的光線(如圖中虛線所示)分離，上述入射光的光軸與所述反射模塊20的反射面之間不垂直，且上述入射光的光軸與所述反射模塊20的反射面之間的夾角為3至5度。在本實施例中還包括用于判斷上述接收模塊30上光斑大小的判斷模塊50。上述判斷模塊50可以判斷上述接收模塊30上所呈現(xiàn)的光斑是否達到最小狀態(tài)，以便測量上述待測透鏡40的焦距。在本實施例中還包括用于測量上述接收模塊30接收面到上述待測透鏡40之間的距離的測量模塊60，當上述接收模塊30所呈現(xiàn)的光斑最小時，上述測量模塊60測量上述接收模塊30接收面到上述待測透鏡40之間的距離，該距離即為上述待測透鏡40的焦距。在本實施例中調(diào)整上述光源模塊10、接收模塊30與待測透鏡40之間的距離可以是手動調(diào)節(jié)，也可以通過機械傳動裝置(圖中未示)調(diào)節(jié)，機械傳動裝置與上述判斷模塊50連接，上述機械傳動裝置調(diào)整上述光源模塊10、接收模塊30與待測透鏡40之間的距離，當上述判斷模塊50判斷上述接收模塊30上所呈現(xiàn)的光斑以達到最小狀態(tài)時，向上述機械傳動裝置發(fā)出一停止指令，上述機械傳動裝置停止運動。上述反射模塊20優(yōu)選為平面反射鏡。上述接收模塊30優(yōu)選為CXD模塊。上述光源模塊10出光面的大小優(yōu)選為圓形，圓形出光面的半徑優(yōu)選為微米量級。本發(fā)明還涉及基于上述裝置的測量透鏡焦距的方法，參照圖3，本發(fā)明測量透鏡焦距的方法一個實施例的流程圖。上述測量方法包括第一步調(diào)整上述光源模塊10的出光角度，使上述光源模塊10的出射光射向待測透鏡40，并且該出射光經(jīng)過上述待測透鏡40的光心；第二步調(diào)整上述反射模塊20的反射角度(即反射模塊20的反射面與入射光的光軸之間的夾角)和/或調(diào)整上述接收模塊30的空間位置，使上述光源模塊10的出射光經(jīng)上述待測透鏡40的第一次折射、再經(jīng)上述反射模塊20的反射、最后經(jīng)上述待測透鏡40 的第二次折射后在上述接收模塊30上形成光斑；第三步調(diào)整上述光源模塊10、接收模塊30與待測透鏡40之間的距離，當上述接收模塊30上所呈現(xiàn)的光斑最小時，上述測量模塊60測量上述接收模塊30到上述待測透鏡 40的距離，該距離即為上述待測透鏡40的焦距。在本實施例中，上述方法的第三步中具體還包括，在調(diào)整上述接收模塊30與待測透鏡40之間的距離的過程中，上述判斷模塊50判斷上述接收模塊30上所呈現(xiàn)的光斑是否達到最小狀態(tài)，當上述判斷模塊50確定上述接收模塊30上所呈現(xiàn)的光斑達到最小狀態(tài)時， 固定上述接收模塊30與待測透鏡40的相對位置，上述測量模塊60測量上述接收模塊30 到上述待測透鏡40的距離，該距離即為上述待測透鏡40的焦距。所述光源模塊10的出光面與所述接收模塊30的接收面在調(diào)整過程中始終保持共面。上述反射模塊20優(yōu)選為平面反射鏡。上述接收模塊30優(yōu)選為CXD模塊。上述光源模塊10出光面的大小優(yōu)選為圓形，圓形出光面的半徑優(yōu)選為微米量級。其工作原理為當點光源在透鏡的焦平面上時所發(fā)出的光線經(jīng)透鏡折射后，可得到平行光。根據(jù)光路的可逆性，一束平行光經(jīng)透鏡折射后可會聚在焦平面上。將光源模塊10的出光面與接收模塊30的接收面置于一個平面內(nèi)，光源模塊10到待測透鏡40的距離與接收模塊30到待測透鏡40的距離相等。由于光源模塊10的出光面為微米量級，因此可以將光源模塊10看做點光源。當光源模塊10的出光面恰在待測透鏡 40的焦平面上時，上述光源模塊10的出射光射向待測透鏡40。該出射光需過待測透鏡40 的光心。上述出射光經(jīng)待測透鏡40的第一次折射后，可得到平行度很高的平行光。該平行光經(jīng)反射模塊20反射，該反射模塊20為平面反射鏡，目的是為了保證反射后的光線仍為平行光。反射模塊20的反射面應(yīng)與入射光的光軸形成夾角，該夾角約為3至5度，該夾角是為了反射后的光線不會沿原路返回，彼此錯開。上述經(jīng)反射模塊20反射后的平行光線經(jīng)待測透鏡40的第二次折射后，便會聚在接收模塊30上，如果此時接收模塊30上所接受的光斑最小，光源模塊10的出光面和接收模塊30的接收面所在的同一平面恰好與待測透鏡40的焦平面重合。于是，可確定接收模塊30的接收面(或光源模塊10的出光面)到待測透鏡40間的距離為該待測透鏡40的焦距。當接收模塊30所接收的光斑不是最小時，說明此時光源模塊10的出光面和接收模塊30的接收面沒有與待測透鏡40的焦平面重合，只有調(diào)整接收模塊30和光源模塊10 共同所在平面與待測透鏡40之間的距離，直到接收模塊30所接收的光斑最小時，接收模塊 30的接收面和光源模塊的出光面才與待測透鏡40的焦平面重合，確定接收模塊30 (或光源模塊10)到待測透鏡40之間的距離為該待測透鏡40的焦距。本發(fā)明一種用于測量透鏡焦距的裝置和方法省去了傳統(tǒng)方法所用的擴束鏡組，從而避免了調(diào)節(jié)擴束鏡組的麻煩和誤差，使操作更加簡便，增加了反射模塊的設(shè)置，在測量焦距時可得到了平行度非常高的平行光，大幅度的減小了因平行度帶來的測量誤差，提高了測量的準確性。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于測量透鏡焦距的裝置，其特征在于，包括光源模塊、反射模塊和接收模塊， 其中，所述光源模塊的輸出光路上依次設(shè)置待測透鏡和所述反射模塊，所述光源模塊的出光面與所述接收模塊的接收面共面，光源模塊的輸出光依序經(jīng)過所述待測透鏡、所述反射模塊以及所述待測透鏡后成為會聚光束，并由所述接收模塊接收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測量透鏡焦距的裝置，其特征在于，所述入射光的光軸與所述反射模塊的反射面之間不垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于測量透鏡焦距的裝置，其特征在于，所述入射光的光軸與所述反射模塊的反射面之間的夾角為3至5度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于測量透鏡焦距的裝置，其特征在于，還包括判斷模塊，用于判斷所述接收模塊上光斑的大小。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于測量透鏡焦距的裝置，其特征在于，還包括測量模塊，用于測量接收模塊到所述待測透鏡的距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的用于測量透鏡焦距的裝置，其特征在于，所述反射模塊包括平面反射鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的用于測量透鏡焦距的裝置，其特征在于，所述接收模塊包括CXD模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于測量透鏡焦距的裝置，其特征在于，所述光源模塊的輸出光透過待測透鏡的中心。
9.一種測量透鏡焦距的方法，其特征在于，所述用于測量透鏡焦距的裝置，包括光源模塊、反射模塊和接收模塊，其中，所述光源模塊的輸出光路上依次設(shè)置待測透鏡和所述反射模塊，所述光源模塊的出光面與所述接收模塊的接收面共面，光源模塊的輸出光依序經(jīng)過所述待測透鏡、所述反射模塊以及所述待測透鏡后成為會聚光束，并由所述接收模塊接收；所述測量方法包括第一步調(diào)整光源模塊，使所述光源模塊的出射光射向待測透鏡；第二步調(diào)整反射模塊和/或接收模塊，使所述光源模塊的出射光經(jīng)待測透鏡的第一次折射、反射模塊的反射及待測透鏡的第二次折射后在所述接收模塊上形成光斑；第三步調(diào)整所述光源模塊、接收模塊與待測透鏡之間的距離，當所述接收模塊上所呈現(xiàn)的光斑最小時，所述測量模塊測量所述接收模塊到所述待測透鏡的距離，該距離即為所述待測透鏡的焦距。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測量透鏡焦距的方法，其特征在于，所述第三步中具體還包括，所述判斷模塊判斷所述接收模塊上所呈現(xiàn)的光斑是否達到最小狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測量透鏡焦距的方法，其特征在于，所述光源模塊的出光面與所述接收模塊的接收面在調(diào)整過程中一直保持共面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于測量透鏡焦距的裝置，包括光源模塊、反射模塊和接收模塊，其中，所述光源模塊的輸出光路上依次設(shè)置待測透鏡和所述反射模塊，所述光源模塊的出光面與所述接收模塊的接收面共面，光源模塊的輸出光經(jīng)所述待測透鏡和所述反射模塊的透反后成為會聚光束，并由所述接收模塊接收。本發(fā)明同時還涉及基于測量透鏡焦距裝置的透鏡焦距測量方法。本發(fā)明一種用于測量透鏡焦距的裝置和方法省去了傳統(tǒng)方法所用的擴束鏡組，從而避免了調(diào)節(jié)擴束鏡組的麻煩和誤差，使操作更加簡便，增加了反射模塊的設(shè)置，在測量焦距時可得到了平行度非常高的平行光，大幅度的減小了因平行度帶來的測量誤差，提高了測量的準確性。
文檔編號G01M11/02GK102564736SQ20111027391
公開日2012年7月11日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者唐熊忻, 樊仲維, 邱基斯 申請人:北京國科世紀激光技術(shù)有限公司