[實(shí)用新型]透鏡焦距的測(cè)量裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200720074557.5
• 申請(qǐng)日: 2007-09-11
• 公開（公告）號(hào): CN201152808Y
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龐向陽;沈衛(wèi)星;王聰瑜;林尊琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G01M11/00
• 分類號(hào): 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

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及透鏡，特別是一種透鏡焦距的測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

隨著大型激光核聚變裝置(ICF)的迅速發(fā)展，該裝置中用到的空間濾波器透鏡口徑大0.3～0.5米，焦距長(zhǎng)幾十米。而現(xiàn)有的大口徑長(zhǎng)焦距透鏡加工和測(cè)量精度僅為1～5‰，基于龍基光柵塔爾博塔效應(yīng)的長(zhǎng)焦距名義測(cè)量誤差為0.15％，但該方法機(jī)構(gòu)復(fù)雜，光學(xué)元件多，測(cè)量結(jié)果受標(biāo)定誤差的影響，不適合大口徑、大F數(shù)光學(xué)元件測(cè)量的需求。空間濾波器受透鏡加工測(cè)量限制，調(diào)整機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝調(diào)維護(hù)困難，因此需要研制高精度的大口徑長(zhǎng)焦距透鏡測(cè)量方法，實(shí)現(xiàn)透鏡焦距的高精度測(cè)量，簡(jiǎn)化透鏡調(diào)整機(jī)構(gòu)和安裝調(diào)節(jié)方式，提高機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的困難，提供一種透鏡焦距的測(cè)量裝置，該裝置可用于大口徑、大F數(shù)高精密加工完成后的透鏡(以下簡(jiǎn)稱為待測(cè)透鏡)進(jìn)行透鏡焦距的測(cè)量。該裝置更可用于小口徑短焦距和大口徑長(zhǎng)焦距透鏡的測(cè)量和評(píng)估，應(yīng)具有直觀精確的優(yōu)點(diǎn)，焦距測(cè)量精度高，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，也可實(shí)現(xiàn)光學(xué)儀器中透鏡高精度實(shí)時(shí)裝調(diào)測(cè)量，滿足工程需求。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下：

一種透鏡焦距的測(cè)量裝置，其構(gòu)成包括：平面反射鏡、待測(cè)透鏡、點(diǎn)光源、豎直刀口、一維精密平移導(dǎo)軌、激光測(cè)距儀、CCD探測(cè)器和顯示器，其位置關(guān)系如下：平面反射鏡和待測(cè)透鏡豎直地安裝在一個(gè)平臺(tái)上，點(diǎn)光源、豎直刀口、激光測(cè)距儀和CCD探測(cè)器都固定在光學(xué)調(diào)整架上，該光學(xué)調(diào)整架又安裝在所述的一維精密平移導(dǎo)軌上，該一維精密平移導(dǎo)軌沿所述的待測(cè)透鏡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)軌的移動(dòng)方向與待測(cè)透鏡主軸線平行，所述的點(diǎn)光源、豎直刀口和激光測(cè)距儀的測(cè)量零點(diǎn)保證在與待測(cè)透鏡的主軸相垂直的同一平面內(nèi)，而且所述的豎直刀口可相對(duì)于點(diǎn)光源作左右平移調(diào)整，該點(diǎn)光源的發(fā)散光經(jīng)待測(cè)透鏡和平面反射鏡的透反后成為會(huì)聚光束，成像在豎直刀口附近，且該像由所述的CCD探測(cè)器接收，該CCD探測(cè)器的輸出端與所述的顯示器相連，所述的激光測(cè)距儀的發(fā)射光束指向所述的待測(cè)透鏡的幾何主面；所述的平面反射鏡要求具有兩維角度調(diào)整機(jī)構(gòu)。

位于所述的待測(cè)透鏡的焦點(diǎn)附近的點(diǎn)光源與透反會(huì)聚光束的距離為2mm～10mm。

利用所述的透鏡焦距的測(cè)量裝置進(jìn)行透鏡焦距的測(cè)量方法，其特征在于包括下列步驟：

①首先將待測(cè)透鏡和平面反射鏡豎直地安裝在一光學(xué)平臺(tái)上，調(diào)節(jié)點(diǎn)光源與待測(cè)透鏡自準(zhǔn)直；

②調(diào)節(jié)平面反射鏡使經(jīng)該平面反射鏡反射回來的會(huì)聚光束進(jìn)入所述的CCD探測(cè)器；

③測(cè)量待測(cè)透鏡的焦深：

沿待測(cè)透鏡的主軸方向在一維精密平移導(dǎo)軌上移動(dòng)所述的光學(xué)調(diào)整架，即移動(dòng)點(diǎn)光源、豎直刀口和激光測(cè)距儀，并在顯示器中觀察到光斑，再將點(diǎn)光源自焦前向焦后移動(dòng)和相反，

當(dāng)點(diǎn)光源在焦前時(shí)，經(jīng)過待測(cè)透鏡后光束發(fā)散，被平面反射鏡反射后，點(diǎn)光源成像在豎直刀口的后方，左右移動(dòng)豎直刀口，通過CCD探測(cè)器在顯示器中觀察到光斑變暗方向和豎直刀口移動(dòng)方向相反，即為焦前變化，此時(shí)點(diǎn)光源和豎直刀口位于焦點(diǎn)前，應(yīng)向后移動(dòng)；

當(dāng)點(diǎn)光源在焦后時(shí)，經(jīng)過待測(cè)透鏡后光束會(huì)聚，被平面反射鏡反射后點(diǎn)光源成像在豎直刀口前方，左右移動(dòng)豎直刀口，通過CCD探測(cè)器在顯示器中觀察光斑變暗方向和豎直刀口移動(dòng)方向相同，即為焦后變化，此時(shí)點(diǎn)光源和刀口位于焦點(diǎn)后，應(yīng)向前移動(dòng)。

當(dāng)點(diǎn)光源在焦深范圍時(shí)，左右移動(dòng)豎直刀口，通過CCD探測(cè)器在顯示器中觀察到光斑瞬時(shí)變暗，沒有緩變過程即為焦面變化。

在顯示器中觀察到焦面變化的點(diǎn)光源和豎直刀口前后兩點(diǎn)之間距離，即為焦深z；

④將點(diǎn)光源和豎直刀口移動(dòng)到焦深的中點(diǎn)處，用激光測(cè)距儀測(cè)量點(diǎn)光源到待測(cè)透鏡的幾何主面的距離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)算待測(cè)透鏡的焦距：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(cè)量。

利用上述透鏡焦距的測(cè)量裝置進(jìn)行透鏡光學(xué)質(zhì)量定性評(píng)估的方法，包括下列步驟：

①在所述的豎直刀口的位置替代地設(shè)置三倍衍射極限的濾波孔，在一維精密平移導(dǎo)軌上移動(dòng)所述的調(diào)整架使點(diǎn)光源和所述的衍射孔到待測(cè)透鏡的焦平面，微調(diào)所述的平面反射鏡使透反光束通過所述的濾波孔，并在所述的濾波孔和CCD探測(cè)器之間插入第二透鏡；

②在所述的濾波孔的后方側(cè)邊用光源照明所述的濾波孔，使待測(cè)透鏡的焦斑經(jīng)濾波孔和第二透鏡成像在CCD探測(cè)器面上，在顯示器觀察遠(yuǎn)場(chǎng)焦斑形狀，根據(jù)焦斑定性地評(píng)估待測(cè)透鏡的光學(xué)加工質(zhì)量：