專(zhuān)利名稱(chēng)：自準(zhǔn)直式共焦透鏡焦距測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，可用于透鏡焦距的檢測(cè)與光學(xué)系統(tǒng)裝配過(guò)程中的高精度焦距測(cè)量。
背景技術(shù)：
焦距測(cè)量是一個(gè)古老而經(jīng)典的透鏡參數(shù)測(cè)量專(zhuān)題，其重要性當(dāng)然是不言而喻的。 焦距是透鏡眾多參數(shù)中最重要的參數(shù)之一，對(duì)于透鏡設(shè)計(jì)而言，無(wú)非就是調(diào)整各個(gè)參數(shù)以保證透鏡焦距滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求并且成像性能滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。透鏡焦距測(cè)量通常包括頂焦距測(cè)量和焦距測(cè)量，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和裝調(diào)過(guò)程中，這兩個(gè)參數(shù)通常密不可分，所以就要求能同時(shí)對(duì)透鏡的頂焦距和焦距進(jìn)行高精度的測(cè)量。且近些年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，在實(shí)際應(yīng)用中人們對(duì)所使用透鏡各種參數(shù)的精度也提出了越發(fā)嚴(yán)格的要求，這就要求我們不斷尋找一種能更高精度測(cè)量透鏡頂焦距和焦距的方法。針對(duì)透鏡頂焦距及焦距測(cè)量的方法，傳統(tǒng)的有目視調(diào)焦放大率法。該方法將被測(cè)透鏡放置于平行光管物鏡前，并將平行光管物鏡焦面上的分劃板的一對(duì)刻線(xiàn)成像在被測(cè)透鏡焦面上，通過(guò)測(cè)量放大后刻線(xiàn)的間距進(jìn)而求得被測(cè)透鏡的焦距。該方法由于需要測(cè)量人員在光具座上逐項(xiàng)進(jìn)行目視定焦、觀測(cè)、記錄、分析處理數(shù)據(jù)，所以存在效率低、測(cè)值不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，其測(cè)量準(zhǔn)確度通常為O. 3%左右。近些年隨著光電技術(shù)及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)的發(fā)展， 該方法已逐步被一種采用光電探測(cè)器和數(shù)字圖像處理測(cè)量透鏡頂焦距及焦距的方法所替代。由于該方法避免了測(cè)量過(guò)程中由人為因素產(chǎn)生的誤差，系統(tǒng)的測(cè)量精確度得到了很大程度的提高。此外，測(cè)量透鏡頂焦距及焦距的方法還有自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡法和自準(zhǔn)直顯微鏡法兩種，這兩種方法均是通過(guò)將被測(cè)透鏡放置在自準(zhǔn)直儀上來(lái)實(shí)現(xiàn)。用自準(zhǔn)直顯微鏡測(cè)量正透鏡頂焦距和焦距的準(zhǔn)確度較常用的放大率法高出5 30倍，而且設(shè)備簡(jiǎn)單。自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡法較多用于測(cè)量負(fù)透鏡的焦距和頂焦距，還用于測(cè)量甚長(zhǎng)焦距的正透鏡的焦距，但其測(cè)量準(zhǔn)確度較低。當(dāng)然，除上述三種經(jīng)典的透鏡頂焦距及焦距測(cè)量方法之外，國(guó)內(nèi)外學(xué)者還提出了很多新的測(cè)量方法，發(fā)表的文獻(xiàn)包括發(fā)表在《中國(guó)測(cè)試技術(shù)》中的《泰伯-莫爾法測(cè)量長(zhǎng)焦距系統(tǒng)的焦距》，發(fā)表在《光子學(xué)報(bào)》中的《Ronchi光柵Talbot效應(yīng)長(zhǎng)焦距測(cè)量的準(zhǔn)確度極限石開(kāi)究》，發(fā)表在《The Optical Society of America》中的《Focal length measurements for the National Ignition Facility large lenses》，發(fā)表在《APPLIED OPTICS》中的 ((Talbot interferometry for measuring the focal length of a lens〉〉等，本發(fā)明人也曾在《OPTICS EXPRESS》中發(fā)表文章《Laser differential confocal ultra-long focal length measurement)).但以上文獻(xiàn)提出的透鏡頂焦距及焦距測(cè)量方法均僅適用于測(cè)量超長(zhǎng)焦距，若用于一般焦距及較短焦距的測(cè)量，則或誤差較大或無(wú)法實(shí)現(xiàn)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外顯微成像領(lǐng)域的共焦技術(shù)迅速發(fā)展，與傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比具有良好的層析能力，較高的軸向定位瞄準(zhǔn)精度，較強(qiáng)的環(huán)境抗干擾能力；與差動(dòng)共焦技術(shù)相比，共焦技術(shù)光路簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明人在共焦顯微成像技術(shù)的啟發(fā)下，率先提出將共焦測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于元件參數(shù)測(cè)量領(lǐng)域，利用共焦技術(shù)的高軸向分辨率提高元件參數(shù)的檢測(cè)精度，現(xiàn)已申請(qǐng)多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利，例如專(zhuān)利“共焦透鏡中心厚度測(cè)量方法與裝置”(專(zhuān)利號(hào):201010128449. 8)，專(zhuān)利“共焦鏡組軸向間隙測(cè)量方法與裝置”(專(zhuān)利號(hào) 201010128405. 5)等。本發(fā)明是基于共焦技術(shù)的又一元件參數(shù)測(cè)量方法，該技術(shù)相比于傳統(tǒng)測(cè)量方法具有測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)及光路簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)，并且該技術(shù)易與環(huán)形光瞳濾波器等技術(shù)融合，能更進(jìn)一步提高其測(cè)量精度。

發(fā)明內(nèi)容
為了提高透鏡頂焦距及焦距的測(cè)量精度，本發(fā)明提出一種自準(zhǔn)直式共焦透鏡焦距測(cè)量方法，將自準(zhǔn)直思想融入共焦測(cè)量方法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)透鏡頂焦距及焦距的高精度測(cè)量。其核心思想是，引入輔助平面反射鏡將被測(cè)透鏡準(zhǔn)直成的平行光束沿原光路反射折回，并配合共焦技術(shù)對(duì)被測(cè)透鏡的焦點(diǎn)及表面頂點(diǎn)進(jìn)行精確定位，進(jìn)而得到被測(cè)透鏡的頂焦距及焦距。本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的一種自準(zhǔn)直式共焦透鏡焦距測(cè)量方法，包括以下步驟(a)打開(kāi)點(diǎn)光源，其發(fā)出的光經(jīng)分光鏡、準(zhǔn)直透鏡后形成平行光束，該平行光束經(jīng)會(huì)聚透鏡會(huì)聚后形成測(cè)量光束照射在被測(cè)透鏡上。輔助平面反射鏡放置于被測(cè)透鏡后方， 透過(guò)被測(cè)透鏡的光束被輔助平面反射鏡反射。反射回來(lái)的光經(jīng)被測(cè)透鏡、會(huì)聚透鏡和準(zhǔn)直透鏡后由分光鏡反射進(jìn)入共焦測(cè)量系統(tǒng)；(b)被測(cè)透鏡與輔助平面反射鏡組成被測(cè)系統(tǒng)，移動(dòng)被測(cè)系統(tǒng)能使被測(cè)透鏡和輔助平面反射鏡同時(shí)沿光軸方向移動(dòng)。調(diào)整被測(cè)透鏡，使其與測(cè)量光束共光軸，調(diào)整輔助平面反射鏡，使其表面與測(cè)量光束光軸相垂直；(C)沿光軸方向移動(dòng)被測(cè)系統(tǒng)，使測(cè)量光束的聚焦焦點(diǎn)與被測(cè)透鏡焦點(diǎn)接近。當(dāng)測(cè)量光束聚焦焦點(diǎn)與被測(cè)透鏡的焦點(diǎn)重合時(shí)，測(cè)量光束經(jīng)被測(cè)透鏡準(zhǔn)直后再次形成平行光束照射在輔助平面反射鏡上，輔助平面反射鏡將照射在其表面上的光束沿原光路反射折回。在該位置附近掃描被測(cè)系統(tǒng)，由共焦測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得共焦響應(yīng)曲線(xiàn)，通過(guò)共焦響應(yīng)曲線(xiàn)的最大值點(diǎn)來(lái)確定測(cè)量光束的聚焦焦點(diǎn)與被測(cè)透鏡焦點(diǎn)相重合，進(jìn)而精確確定被測(cè)透鏡的焦點(diǎn)位置，記錄此時(shí)被測(cè)系統(tǒng)的位置Z1 ;(d)繼續(xù)沿光軸方向移動(dòng)被測(cè)系統(tǒng)，使測(cè)量光束聚焦于被測(cè)透鏡表面附近。在該位置附近掃描被測(cè)系統(tǒng)，由共焦測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得共焦響應(yīng)曲線(xiàn)，通過(guò)共焦響應(yīng)曲線(xiàn)的最大值點(diǎn)來(lái)確定測(cè)量光束的聚焦焦點(diǎn)與被測(cè)透鏡表面相重合，進(jìn)而精確確定被測(cè)透鏡表面頂點(diǎn)位置，記錄此時(shí)被測(cè)系統(tǒng)的位置Z2 ;(e)根據(jù)上述兩次定焦得到的被測(cè)系統(tǒng)位置Zl、Z2,即可得到被測(cè)透鏡的頂焦距
Ijj — I Zj-Z2 I O本發(fā)明所述的自準(zhǔn)直式共焦透鏡焦距測(cè)量方法，還可以用來(lái)測(cè)量被測(cè)透鏡焦距 根據(jù)被測(cè)透鏡前表面曲率半徑F1、后表面曲率半徑r2、折射率η和厚度b，可間接測(cè)得被測(cè)透鏡的焦距
本發(fā)明所述的自準(zhǔn)直式共焦透鏡焦距測(cè)量方法，還可以在光路中增加環(huán)形光瞳對(duì)測(cè)量光束進(jìn)行調(diào)制，形成環(huán)形光束，減弱定焦時(shí)波相差對(duì)測(cè)量光束的影響，提高定焦精度。本發(fā)明所述的自準(zhǔn)直式共焦透鏡焦距測(cè)量方法，還可以在測(cè)量光束中增加焦深壓縮光學(xué)系統(tǒng)，使其與共焦測(cè)量系統(tǒng)配合工作，提高定焦靈敏度。本發(fā)明所述的自準(zhǔn)直式共焦透鏡焦距測(cè)量方法，還可以對(duì)點(diǎn)光源發(fā)出的光進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制，由共焦測(cè)量系統(tǒng)中的光強(qiáng)傳感器探測(cè)得到受調(diào)制的共焦響應(yīng)信號(hào)，將該調(diào)制信號(hào)解調(diào)后得到共焦響應(yīng)曲線(xiàn)，從而提高系統(tǒng)的定焦靈敏度。有益效果本發(fā)明對(duì)比已有技術(shù)具有以下創(chuàng)新點(diǎn)I.首次將自準(zhǔn)直測(cè)量思想融入共焦測(cè)量方法中，利用共焦響應(yīng)曲線(xiàn)的過(guò)最大值點(diǎn)精確確定被測(cè)透鏡的焦點(diǎn)及表面頂點(diǎn)位置，進(jìn)而測(cè)得被測(cè)透鏡的頂焦距及焦距；2.本測(cè)量方法中，共焦原理以光強(qiáng)響應(yīng)曲線(xiàn)作為定焦判據(jù)，并配合共焦系統(tǒng)進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制與濾波，能有效削減空氣擾動(dòng)等環(huán)境干擾對(duì)測(cè)量精度的影響；3.在光路中引入環(huán)形光瞳，遮擋近軸光線(xiàn)，形成空心的測(cè)量光錐，削減了像差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。本發(fā)明對(duì)比已有技術(shù)具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)I.共焦技術(shù)以軸向的光強(qiáng)響應(yīng)曲線(xiàn)作為評(píng)價(jià)尺度，由于光學(xué)系統(tǒng)的物距變化引起的軸向放大率變化是垂軸放大率變化的平方，所以本發(fā)明相比放大率法等焦距測(cè)量方法具有更高的測(cè)量精度；2.共焦測(cè)量系統(tǒng)光路簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，可有效降低系統(tǒng)研發(fā)成本；3.經(jīng)系統(tǒng)準(zhǔn)直透鏡出射的平行光束的平行度對(duì)測(cè)量精度影響較小。


圖I為本發(fā)明自準(zhǔn)直式共焦透鏡焦距測(cè)量方法的示意圖；圖2為本發(fā)明自準(zhǔn)直式共焦透鏡焦距測(cè)量實(shí)施例的示意圖；圖3為本發(fā)明由共焦測(cè)量系統(tǒng)探測(cè)得到的共焦響應(yīng)曲線(xiàn)；其中1_點(diǎn)光源、2-分光鏡、3-準(zhǔn)直透鏡、4-環(huán)形光瞳、5-會(huì)聚透鏡、6-測(cè)量光束、 7-被測(cè)透鏡、8-輔助平面反射鏡、9-被測(cè)系統(tǒng)、10-共焦測(cè)量系統(tǒng)、11-針孔、12-光強(qiáng)傳感器、13-顯微物鏡、14-CCD探測(cè)器、15-點(diǎn)光源發(fā)生裝置、16-光纖、17-激光器、18-主控計(jì)算機(jī)、19-圖像采集卡、20-機(jī)電控制裝置、21-直線(xiàn)平移導(dǎo)軌、22-平移塊、23-四維調(diào)整架、 24-二維調(diào)整架。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明使用一種基于共焦測(cè)量技術(shù)的透鏡焦距及頂焦距測(cè)量方法，顯著提高了對(duì)被測(cè)透鏡焦點(diǎn)及頂點(diǎn)的定位精度。其核心思想是，引入輔助平面反射鏡將被測(cè)透鏡準(zhǔn)直成的平行光束沿原光路反射折回，并配合共焦技術(shù)對(duì)被測(cè)透鏡的焦點(diǎn)及表面頂點(diǎn)進(jìn)行精確定位，進(jìn)而測(cè)得被測(cè)透鏡的頂焦距及焦距。實(shí)施例I當(dāng)被測(cè)透鏡7是口徑為D = 25. 4mm、前表面曲率半徑Γι = 90. 1mm、后表面曲率半徑]"2 = -115. 4mm、材料為K9玻璃、厚度b = 4mm、標(biāo)稱(chēng)焦距及頂焦距分別為f' = 99ι πι、1/ =97. 5mm的凸透鏡時(shí)，自準(zhǔn)直式共焦透鏡焦距測(cè)量裝置如圖2所示，其測(cè)量步驟是(a)啟動(dòng)主控計(jì)算機(jī)18中的測(cè)量軟件，打開(kāi)激光器17，激光器17所發(fā)出的光經(jīng)光纖16傳輸后形成點(diǎn)光源I。點(diǎn)光源I發(fā)出的光經(jīng)分光鏡2和準(zhǔn)直透鏡3后形成平行光束, 該平行光束經(jīng)會(huì)聚透鏡5會(huì)聚后形成測(cè)量光束6 ；(b)將被測(cè)透鏡7放置于四維調(diào)整架23上，輔助平面反射鏡8放置于二維調(diào)整架 24上，四維調(diào)整架23和二維調(diào)整架24同時(shí)固定在直線(xiàn)平移導(dǎo)軌21的平移塊22上，平移塊 22可同時(shí)帶動(dòng)被測(cè)透鏡7和輔助平面反射鏡8沿光軸方向移動(dòng)；(c)通過(guò)四維調(diào)整架23調(diào)整被測(cè)透鏡7與測(cè)量光束6共光軸，通過(guò)二維調(diào)整架24 調(diào)整輔助平面反射鏡8的表面與測(cè)量光束光軸相垂直。此時(shí)透過(guò)被測(cè)透鏡7的光束被輔助平面反射鏡8的表面所反射；(d)主控計(jì)算機(jī)18中的測(cè)量軟件通過(guò)機(jī)電控制裝置20控制直線(xiàn)平移導(dǎo)軌21上的平移塊22軸向平移，進(jìn)而帶動(dòng)被測(cè)透鏡7和輔助平面反射鏡8沿光軸方向移動(dòng)。將平移塊 22移動(dòng)到被測(cè)透鏡7的焦點(diǎn)與測(cè)量光束6的聚焦焦點(diǎn)接近，當(dāng)測(cè)量光束6聚焦焦點(diǎn)與被測(cè)透鏡7的焦點(diǎn)重合時(shí)，測(cè)量光束6經(jīng)被測(cè)透鏡7準(zhǔn)直后再次形成平行光束照射在輔助平面反射鏡8上，輔助平面反射鏡8將照射在其表面上的光束沿原光路反射折回。然后在該位置附近掃描被測(cè)透鏡7和輔助平面反射鏡8，測(cè)量軟件通過(guò)圖像采集卡19采集得到焦點(diǎn)光斑數(shù)據(jù)并處理出如附圖3所示的共焦響應(yīng)曲線(xiàn)。通過(guò)共焦響應(yīng)曲線(xiàn)的最大值點(diǎn)來(lái)確定測(cè)量光束6的聚焦焦點(diǎn)與被測(cè)透鏡7的焦點(diǎn)相重合，進(jìn)而精確確定被測(cè)透鏡7的焦點(diǎn)位置，此時(shí)平移塊22的位置Z1 = 100. 3862mm ；(e)繼續(xù)通過(guò)平移塊22將被測(cè)透鏡7和輔助平面反射鏡8沿光軸方向移動(dòng)，使測(cè)量光束6聚焦于被測(cè)透鏡7表面附近。在該位置附近掃描被測(cè)透鏡7和輔助平面反射鏡8， 測(cè)量軟件再次通過(guò)圖像采集卡19采集得到焦點(diǎn)數(shù)據(jù)并處理出如附圖3所示的共焦響應(yīng)曲線(xiàn)。通過(guò)共焦響應(yīng)曲線(xiàn)的最大值點(diǎn)來(lái)確定測(cè)量光束6的聚焦焦點(diǎn)與被測(cè)透鏡7表面相重合， 進(jìn)而精確確定被測(cè)透鏡7表面頂點(diǎn)位置，此時(shí)平移塊22的位置為Z2 = 2. 8546mm ；(f)根據(jù)上述兩次定焦得到的平移塊22的位置ζι、ζ2，即可得到被測(cè)透鏡7的頂焦距1/ = I Z1-Z21 = 97. 5316mm。如附圖I所示，該自準(zhǔn)直式共焦透鏡焦距測(cè)量方法中的共焦測(cè)量系統(tǒng)10包括針孔 11和光強(qiáng)傳感器12。由分光鏡2反射回來(lái)的光進(jìn)入共焦測(cè)量系統(tǒng)10后通過(guò)針孔11照射在光強(qiáng)傳感器12上。實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通常采用如附圖2中所示的共焦測(cè)量系統(tǒng)10降低系統(tǒng)裝調(diào)難度。該共焦測(cè)量系統(tǒng)10包括顯微物鏡13和CXD探測(cè)器14。其中顯微物鏡13 的物平面位于焦面，在其像平面放置CCD探測(cè)器14。由分光鏡2反射回來(lái)的光進(jìn)入共焦測(cè)量系統(tǒng)10后通過(guò)顯微物鏡13成像在CXD探測(cè)器14上。實(shí)施例2根據(jù)被測(cè)透鏡7前表面曲率半徑1^ = 90. 1_、后表面曲率半徑1*2 = -115. 4_、折射率η = I. 5163、厚度b = 4mm,以及實(shí)施例I測(cè)得的透鏡頂焦距I/ = 97. 5316mm,可間接測(cè)得被測(cè)透鏡7的焦距
權(quán)利要求
1.自準(zhǔn)直式共焦透鏡焦距測(cè)量方法，其特征在于(a)打開(kāi)點(diǎn)光源，其發(fā)出的光經(jīng)分光鏡、準(zhǔn)直透鏡后形成平行光束，該平行光束經(jīng)會(huì)聚透鏡會(huì)聚后形成測(cè)量光束照射在被測(cè)透鏡上；輔助平面反射鏡放置于被測(cè)透鏡后方，透過(guò)被測(cè)透鏡的光束被輔助平面反射鏡反射；反射回來(lái)的光經(jīng)被測(cè)透鏡、會(huì)聚透鏡和準(zhǔn)直透鏡后由分光鏡反射進(jìn)入共焦測(cè)量系統(tǒng)；(b)被測(cè)透鏡與輔助平面反射鏡組成被測(cè)系統(tǒng)，移動(dòng)被測(cè)系統(tǒng)能使被測(cè)透鏡和輔助平面反射鏡同時(shí)沿光軸方向移動(dòng)；調(diào)整被測(cè)透鏡，使其與測(cè)量光束共光軸，調(diào)整輔助平面反射鏡，使其表面與測(cè)量光束光軸相垂直；(c)沿光軸方向移動(dòng)被測(cè)系統(tǒng)，使測(cè)量光束的聚焦焦點(diǎn)與被測(cè)透鏡焦點(diǎn)接近；當(dāng)測(cè)量光束聚焦焦點(diǎn)與被測(cè)透鏡的焦點(diǎn)重合時(shí)，測(cè)量光束經(jīng)被測(cè)透鏡準(zhǔn)直后再次形成平行光束照射在輔助平面反射鏡上，輔助平面反射鏡將照射在其表面上的光束沿原光路反射折回；在該位置附近掃描被測(cè)系統(tǒng)，由共焦測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得共焦響應(yīng)曲線(xiàn)，通過(guò)共焦響應(yīng)曲線(xiàn)的最大值點(diǎn)來(lái)確定測(cè)量光束的聚焦焦點(diǎn)與被測(cè)透鏡焦點(diǎn)相重合，進(jìn)而精確確定被測(cè)透鏡的焦點(diǎn)位置，記錄此時(shí)被測(cè)系統(tǒng)的位置Z1 ；(d)繼續(xù)沿光軸方向移動(dòng)被測(cè)系統(tǒng)，使測(cè)量光束聚焦于被測(cè)透鏡表面附近；在該位置附近掃描被測(cè)系統(tǒng)，由共焦測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得共焦響應(yīng)曲線(xiàn)，通過(guò)共焦響應(yīng)曲線(xiàn)的最大值點(diǎn)來(lái)確定測(cè)量光束的聚焦焦點(diǎn)與被測(cè)透鏡表面相重合，進(jìn)而精確確定被測(cè)透鏡表面頂點(diǎn)位置， 記錄此時(shí)被測(cè)系統(tǒng)的位置Z2 ；(e)根據(jù)上述兩次定焦得到的被測(cè)系統(tǒng)位置Zl、z2，即可得到被測(cè)透鏡的頂焦距I/=Z1-Z21。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自準(zhǔn)直式共焦透鏡焦距測(cè)量方法，其特征在于根據(jù)被測(cè)透鏡前表面曲率半徑F1、后表面曲率半徑r2、折射率n和厚度b，可間接測(cè)得被測(cè)透鏡的焦距
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的自準(zhǔn)直式共焦透鏡焦距測(cè)量方法，其特征在于在光路中增加環(huán)形光瞳對(duì)測(cè)量光束進(jìn)行調(diào)制，形成環(huán)形光束，減弱定焦時(shí)波相差對(duì)測(cè)量光束的影響，提聞定焦精度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的自準(zhǔn)直式共焦透鏡焦距測(cè)量方法，其特征在于在測(cè)量光束中增加焦深壓縮光學(xué)系統(tǒng)，使其與共焦測(cè)量系統(tǒng)配合工作，提高定焦靈敏度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的自準(zhǔn)直式共焦透鏡焦距測(cè)量方法，其特征在于對(duì)點(diǎn)光源發(fā)出的光進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制，由共焦測(cè)量系統(tǒng)中的光強(qiáng)傳感器探測(cè)得到受調(diào)制的共焦響應(yīng)信號(hào)，將該調(diào)制信號(hào)解調(diào)后得到共焦響應(yīng)曲線(xiàn)，從而提高系統(tǒng)的定焦靈敏度。
全文摘要
本發(fā)明屬于光學(xué)精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種自準(zhǔn)直式共焦透鏡焦距測(cè)量方法。該方法將自準(zhǔn)直思想融入到共焦測(cè)量方法中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)透鏡頂焦距及焦距的高精度測(cè)量。其核心思想是，引入輔助平面反射鏡將被測(cè)透鏡準(zhǔn)直成的平行光束沿原光路反射，并配合共焦技術(shù)對(duì)被測(cè)透鏡的焦點(diǎn)及表面頂點(diǎn)進(jìn)行精確定位，進(jìn)而得到被測(cè)透鏡的頂焦距及焦距。本發(fā)明首次將自準(zhǔn)直測(cè)量思想融入共焦測(cè)量方法，利用共焦響應(yīng)曲線(xiàn)的最大值點(diǎn)精確確定被測(cè)透鏡的焦點(diǎn)及表面頂點(diǎn)位置，具有測(cè)量精度高、抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可用于透鏡焦距的高精度檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01M11/02GK102589852SQ20121001188
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者張?chǎng)? 李志剛, 楊佳苗, 趙維謙, 邱麗榮 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)