[發(fā)明專利]透鏡焦距的測量裝置及其測量方法和光學(xué)質(zhì)量評估方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710045802.4
• 申請日: 2007-09-11
• 公開（公告）號: CN101140196A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龐向陽;沈衛(wèi)星;王聰瑜;林尊琪
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00;G01M11/02
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

1.一種透鏡焦距的測量裝置，特征在于其構(gòu)成包括：平面反射鏡(5)、待測透鏡(4)、點(diǎn)光源(1)、豎直刀口(2)、一維精密平移導(dǎo)軌(3)、激光測距儀(6)、CCD探測器(7)和顯示器(8)，其位置關(guān)系如下：平面反射鏡(5)和待測透鏡(4)豎直地安裝在一個平臺上，點(diǎn)光源(1)、豎直刀口(2)、激光測距儀(6)和CCD探測器(7)都固定在光學(xué)調(diào)整架上，該調(diào)整架又安裝在所述的一維精密平移導(dǎo)軌(3)上，該一維精密平移導(dǎo)軌(3)沿所述的待測透鏡(4)主軸線方向并在其焦點(diǎn)的下方設(shè)置，該一維精密平移導(dǎo)軌(3)的移動方向與待測透鏡(4)主軸線平行，所述的點(diǎn)光源(1)、豎直刀口(2)和激光測距儀(6)的測量零點(diǎn)保證在與待測透鏡(4)的主軸相垂直的同一平面內(nèi)，而且所述的豎直刀口(2)可相對于點(diǎn)光源(1)作左右平移調(diào)整，該點(diǎn)光源(1)的發(fā)散光經(jīng)待測透鏡(4)和平面反射鏡(5)的透反后成為會聚光束，成像在豎直刀口(2)附近，且該像由所述的CCD探測器(7)接收，該CCD探測器(7)的輸出端與所述的顯示器(8)相連，所述的激光測距儀(6)的發(fā)射光束指向所述的待測透鏡(4)的幾何主面；所述的平面反射鏡(5)要求具有兩維角度調(diào)整機(jī)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡焦距的測量裝置，其特征在于位于所述的待測透鏡(4)的焦點(diǎn)附近的點(diǎn)光源(1)與透反會聚光束的距離為2mm～10mm。

3.利用權(quán)利要求1所述的透鏡焦距的測量裝置進(jìn)行透鏡焦距的測量方法，其特征在于包括下列步驟：

①首先將待測透鏡(4)和平面反射鏡(5)豎直地安裝在一光學(xué)平臺上，調(diào)節(jié)點(diǎn)光源(1)與待測透鏡(4)自準(zhǔn)直；

②調(diào)節(jié)平面反射鏡(5)使經(jīng)平面反射鏡(5)反射回來的會聚光束進(jìn)入所述的CCD探測器(7)；

③測量待測透鏡(4)的焦深Z：

沿待測透鏡(4)的主軸方向在一維精密平移導(dǎo)軌(3)上移動所述的光學(xué)調(diào)整架，即移動點(diǎn)光源(1)、豎直刀口(2)和激光測距儀(6)，并在顯示器(8)中觀察到光斑，再將點(diǎn)光源(1)自焦前向焦后移動，在顯示器(8)中觀察到焦面變化的點(diǎn)光源(1)和豎直刀口(2)前后兩點(diǎn)之間距離，即為焦深z；

④將點(diǎn)光源(1)和豎直刀口(2)移動到焦深的中點(diǎn)處，用激光測距儀(6)測量點(diǎn)光源(1)到待測透鏡(4)的幾何主面的距離L；

⑤再根據(jù)透鏡幾何主面和光學(xué)主平面的距離d由下式計(jì)算透鏡(4)的焦距：f＝L+d，該d由光學(xué)設(shè)計(jì)決定，或用其它光學(xué)方法測量。

4.利用權(quán)利要求1所述的透鏡焦距的測量裝置進(jìn)行透鏡光學(xué)質(zhì)量定性評估的方法，其特征在于包括下列步驟：

①在所述的豎直刀口(2)的位置設(shè)置三倍衍射極限的濾波孔(9)，在一維精密平移導(dǎo)軌(3)上移動所述的調(diào)整架使點(diǎn)光源(1)和所述的衍射孔(9)到待測透鏡(4)的焦平面，微調(diào)所述的平面反射鏡(5)使透反光束通過所述的濾波孔(9)，并在所述的濾波孔(9)和CCD探測器(7)之間插入第二透鏡(11)；

②在所述的濾波孔(9)的后方側(cè)邊用光源(10)照明所述的濾波孔(9)，使待測透鏡(4)的焦斑經(jīng)濾波孔(9)和第二透鏡(11)成像在CCD探測器(7)面上，在顯示器(8)觀察遠(yuǎn)場焦斑形狀，根據(jù)焦斑定性地評估待測透鏡(4)的光學(xué)加工質(zhì)量：

透鏡球差校正不足時，焦前和焦后焦斑衍射像不同：焦前的衍射像有明銳的、輪廓清晰的光環(huán)，在焦后所有光環(huán)都是模糊的，在焦面上的焦斑直徑大于理想值；

像散是由于光學(xué)元件對光軸傾斜、定中不準(zhǔn)確或元件表面有不規(guī)則的面形誤差時引起，焦斑衍射像在焦點(diǎn)前后呈橢圓形，在焦深處呈十字形；

慧差是由于離軸引起，焦斑衍射像光能分布不均勻，同一衍射環(huán)的亮度和寬度不均勻，光能分布出現(xiàn)明亮的頭部，在一側(cè)殘留斷裂的衍射環(huán)。