放大率法測焦距的光具座的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光學儀器測量技術領域，具體涉及一種放大率法測焦距的測量裝置。
【背景技術】
[0002]光學系統(tǒng)的特征參數(shù)作為光學儀器設計的依據(jù)，這種特性參數(shù)主要地決定了光學系統(tǒng)的適用范圍。焦距是光學系統(tǒng)重要的特性，只要知道焦距和焦點的位置，就能完全確定任何位置上的物體經(jīng)過該光學系統(tǒng)所成像的位置、大小、正倒和虛實等全部信息。所以準備測量光學系統(tǒng)的焦距，不僅是驗收產(chǎn)品，考核其是否達到設計要求的手段，而且也是發(fā)現(xiàn)或者找出從設計，加工到裝配整個過程中所存在問題的重要方法。
[0003]放大率法測量焦距，是目前在生產(chǎn)中最常用的焦距測量方法，因為它所需要的設備簡單，測量操作比較方便，測量精度比較高。但是該方法也存在一些弊端。例如，系統(tǒng)誤差比較難以校正，需要根據(jù)經(jīng)驗需要相匹配的物鏡，對一些高精度測量要求不能滿足，測量讀數(shù)不方便，人為判讀誤差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是通過對傳統(tǒng)的放大率測量焦距的光具座進行改造，以提高測量精度、測量范圍和測量速度。
[0005]技術方案:為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案是:
一種放大率法測焦距的光具座，包括依次在設置主光軸上的平行光管組件，透鏡夾持器，測量顯微鏡，以及與主光軸平行的Y軸一維導軌，還包括CXD接收器，以及與主光軸垂直的X軸一維導軌，X軸一維導軌上設有滑塊、控制滑塊移動的絲杠和測量滑塊移動距離的光柵尺，所述測量顯微鏡固定安裝在所述滑塊上；所述光柵尺與光柵尺數(shù)顯表電連接，所述CXD接收器與圖像顯示器電連接。
[0006]所述平行光管組件包括光源、分劃板、平行光管和物鏡，所述分劃板位于物鏡的焦平面。
[0007]作為優(yōu)選，所述測量顯微鏡內(nèi)設有十字分劃板，所述CCD接收器接收到的圖像包括平行光管組件中的分劃板的像和顯微鏡內(nèi)十字分劃線的像。
[0008]作為優(yōu)選，所述分劃板上設有至少一對豎直方向上的平行線，最外側的一對線的長度最長。
[0009]進一步地，該光具座還包括電機和圖像識別控制模塊，所述絲杠與電機傳動連接，所述電機與圖像識別控制模塊連接，接收圖像識別控制模塊輸出的轉(zhuǎn)動控制信號。
[0010]進一步地，所述測量顯微鏡下方設有Y軸和Z軸微調(diào)二維導軌。
[0011]工作原理:放大率法測量焦距的公式為f=f0 (y’ /y)，其中f0是平行光管物鏡的焦距，y是位于平行光管物鏡焦平面的分劃板上一對刻線的間隔距離，I，是這對刻線經(jīng)過被測透鏡所成像的間隔距離。在測量時，fo和y是預先可通過分度多齒臺、影像測量儀等精密測量得到的準確值，測量關鍵點在于獲得分劃板成像的一對刻線的間隔距離。本發(fā)明中，分劃板經(jīng)過平行光管物鏡成像在無限遠處，再經(jīng)過透鏡夾持器上面的被測透鏡，透鏡的焦面通過測量顯微鏡成像在CCD接收器上并通過圖像顯示器來顯示，我們通過移動高精度X軸一維導軌上的滑塊帶動測量顯微鏡和CCD接收器移動，并采用精度光柵尺來精確測量出移動距離，基于圖像的比對，能夠精確的測量出分劃板上一對刻線成像的間隔距離。這樣我們就可以通過上述的公式來精確的計算出被測透鏡的焦距f。
[0012]有益效果:與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:1、傳統(tǒng)設備因為需要通過顯微鏡目視，受到顯微鏡視場的限制，所以需要根據(jù)被測件不同的焦距選擇不同倍率的物鏡，本發(fā)明通過CCD接收器配合高精度光柵尺可以實現(xiàn)在X軸導軌范圍內(nèi)的任意范圍移動，理論上任意物鏡都可以使用，物鏡選裝簡單。2、本發(fā)明光具座測量速度快，采用雙像目鏡提高對線精度，消除目視誤差，精度高，讀數(shù)快。焦距測量誤差由0.5%-1%減小到0.1%-0.5%，且同時提高測量范圍和測量速度。3、用X軸一維導軌、高精度光柵尺等組成的高精度平移臺代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分厘卡式讀數(shù)，提高了測量精度，并配置Y軸和Z軸的微調(diào)裝置，調(diào)試更方便。4、通過結合圖像自動識別和電機傳動，可以實現(xiàn)成像距離的自動讀取，能夠進一步提高測量精度和速度。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實施例的結構示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明實施例中CCD接收器接收圖像的示意圖。
[0015]圖中，1:平行光管組件，2:透鏡夾持器，3:測量顯微鏡，4:C⑶接收器，5:Y軸一維導軌，6:Χ軸一維導軌，7:光柵尺，8:滑塊，9:光柵尺數(shù)顯表，10:圖像顯示器。
【具體實施方式】
[0016]下面結合具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領域技術人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明實施例公開的一種放大率法測焦距的光具座，包括依次在設置主光軸上的平行光管組件I，透鏡夾持器2，測量顯微鏡3，CXD接收器4，與主光軸平行的Y軸一維導軌5，以及與主光軸垂直的X軸一維導軌6，X軸一維導軌6上設有滑塊8、絲杠(圖中未示出)和高精度光柵尺7，絲杠控制滑塊8在X軸一維導軌6上滑動，測量顯微鏡3固定安裝在滑塊8上，CCD接收器4安裝在測量顯微鏡3目鏡端，采集顯微鏡3目鏡中圖像；通過調(diào)節(jié)絲杠，可以帶動測量顯微鏡3和CXD接收器4在X軸往復運動。滑塊8側面貼著光柵尺7的讀數(shù)頭，光柵尺7的光帶貼在X軸一維導軌6的基座上面，光柵尺7與光柵尺數(shù)顯表9連接，通過光柵尺數(shù)顯表9直接讀出滑塊8上顯微鏡3的移動距離，CXD接收器4與圖像顯示器10連接，通過圖像顯示器10顯示圖像。除了在測量顯微鏡3下面設置X軸高精度一維導軌，顯微鏡3的下方還設有Y軸和Z軸微調(diào)二維導軌，以方便調(diào)試的便利性和準確性。
[0018]平行光管組件I包括光源、分劃板、平行光管和物鏡，分劃板位于物鏡的焦平面，分劃板經(jīng)過平行光管物鏡、被測透鏡，通過測量顯微鏡3成像在CCD接收器4，測量顯微鏡3內(nèi)也設有十字分劃線，一起成像在CXD接收器4，并通過圖像顯示器10顯示，如圖2所示，其中黑線四對分劃線為平行光管組件I中光源后面的分劃板的成像，淺色(實際應用中為綠色等亮色)十字線為顯微鏡3內(nèi)的分劃板成像。前面公式中y’為分劃板經(jīng)過被測透鏡所成像的間隔距離，此處可選擇為四對線中最外側的最長的一對線(A、B)的距離。測量過程中，通過觀察十字像與線A和線B的重合情況來調(diào)整測量顯微鏡3的位置，當十字線從線A上移動到線B上，或從線B上移動到線A上，顯微鏡3的移動距離即為線A與線B的間隔距離，該距離通過高精度(Ium)光柵尺7讀出，并通過光柵尺數(shù)顯表9顯示。最后根據(jù)公式來精確的計算出被測透鏡的焦距f。
[0019]測量顯微鏡3的移動控制，可以通過人眼觀察圖像進行對線，手動調(diào)整絲杠來實現(xiàn)。也可以通過圖像識別控制模塊和電機來控制，該圖像識別控制模塊基于CCD接收器接收到的圖像，進行識別，得出顯微鏡3是否需要移動和移動方向的信息，向電機輸出相應信號，自動控制顯微鏡3移動。例如在圖像顯示器系統(tǒng)中部署圖像自動識別程序，通過軟件提取出十字像中心點、十字線與線A交點、十字線與線B交點，通過判斷三點的位置關系，得出顯微鏡3的移動方向，并根據(jù)實時接收到的圖像判斷是否重合，發(fā)出繼續(xù)移動或停止移動的信號。將絲杠與電機連接，電機與圖像顯示器10連接，接收其轉(zhuǎn)動控制信號，自動控制絲杠轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)測量顯微鏡3的自動移動控制，以進一步提高測量精度和速度。
【主權項】
1.一種放大率法測焦距的光具座，包括依次在設置主光軸上的平行光管組件(I )，透鏡夾持器(2)，測量顯微鏡(3)，以及與主光軸平行的Y軸一維導軌(5)，其特征在于，還包括C⑶接收器(4)，以及與主光軸垂直的X軸一維導軌(6 )，X軸一維導軌(6 )上設有滑塊(8 )、控制滑塊(8)移動的絲杠和測量滑塊(8)移動距離的光柵尺(7)，所述測量顯微鏡(3)固定安裝在所述滑塊(8 )上；所述光柵尺(7 )與光柵尺數(shù)顯表(9 )連接，所述CXD接收器(4 )與圖像顯示器(10)連接。2.根據(jù)權利要求1所述的放大率法測焦距的光具座，其特征在于，所述平行光管組件(I)包括光源、分劃板、平行光管和物鏡，所述分劃板位于物鏡的焦平面。3.根據(jù)權利要求2所述的放大率法測焦距的光具座，其特征在于，所述測量顯微鏡(3)內(nèi)設有十字分劃板，所述CCD接收器(4)接收到的圖像包括平行光管組件中的分劃板的像和顯微鏡內(nèi)十字分劃線的像。4.根據(jù)權利要求2所述的放大率法測焦距的光具座，其特征在于，所述分劃板上設有至少一對豎直方向上的平行線，最外側的一對線的長度最長。5.根據(jù)權利要求1所述的放大率法測焦距的光具座，其特征在于，還包括電機和圖像識別控制模塊，所述絲杠與電機傳動連接，所述電機與圖像識別控制模塊連接，接收圖像識別控制模塊輸出的轉(zhuǎn)動控制信號。6.根據(jù)權利要求1所述的放大率法測焦距的光具座，其特征在于，所述測量顯微鏡(3)下方設有Y軸和Z軸微調(diào)二維導軌。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種放大率法測焦距的光具座，包括依次在設置主光軸上的平行光管組件，透鏡夾持器，測量顯微鏡，以及與主光軸平行的Y軸一維導軌，還包括CCD接收器，以及與主光軸垂直的X軸一維導軌，X軸一維導軌上設有滑塊、控制滑塊移動的絲杠和測量滑塊移動距離的光柵尺，測量顯微鏡固定安裝在滑塊上；光柵尺與光柵尺數(shù)顯表連接，CCD接收器與圖像顯示器連接。本發(fā)明通過對傳統(tǒng)的放大率測量焦距的光具座進行改造，增加X軸高精度直線導軌，利用雙像目鏡對準，將焦距測量誤差由0.5%-1%減小到0.1%-0.5%，同時提高了測量范圍和測量速度。
【IPC分類】G01M11/02
【公開號】CN105203304
【申請?zhí)枴緾N201510650484
【發(fā)明人】張斌
【申請人】茂萊（南京）儀器有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月9日