[實用新型]基于組合透鏡法的光柵尺三探頭焦距測量裝置

有效

• 申請號: 201520684089.8
• 申請日: 2015-09-06
• 公開（公告）號: CN204855140U
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 張霖;楊一;任寰;姜宏振;陳波;馬驊;石振東;原泉;李東;劉勇;劉旭;馬玉榮;楊曉瑜;柴立群
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 楊保剛;趙宇

技術領域

本實用新型屬于光學精密測量技術領域，涉及一種基于組合透鏡法測試焦距的測量裝置，尤其涉及一種采用了光柵尺三探頭結構的基于組合透鏡法測試焦距的測量裝置。

背景技術

焦距是透鏡類光學元件的一項非常重要的指標，對焦距測量的準確度直接關系到整個光學系統的性能。隨著高功率激光技術等大型光學系統的發展，對長焦距透鏡的需求以及測量精度的要求越來越高。目前，常用的焦距檢測方法有：物距像距法、自準直法、全息法、精密測角法、莫爾條紋法、朗奇光柵泰伯效應法、組合透鏡法等。但對于長焦透鏡焦距測量，為了得到高測量精度，必須盡可能的控制空氣擾動及振動等環境因素，而上述大多數方法因具有過長空間測量距離而不能滿足測量要求。

基于朗奇光柵泰伯效應的長焦距測量技術是近期發展起來的一種新興技術，已經成功應用于長焦透鏡的加工檢測。但其測量口徑小，不能測量全口徑，而且透鏡自身的像差嚴重影響不同位置的測量結果。組合透鏡法也是一種常用的透鏡長焦距檢測方法，其利用標準球面透鏡和待測透鏡組合，可極大縮短透鏡的空間測量長度，避免環境干擾，而且可以做到全口徑檢測。

如申請號為200810226966.1的發明專利就公開了一種差動共焦組合超長焦距測量方法與裝置，該測量方法首先通過差動共焦定焦原理分別確定參考透鏡焦點和被測透鏡與參考透鏡組合的焦點位置，然后測量兩焦點間的距離和兩透鏡的間距，代入公式計算被測透鏡的焦距值，同時測量過程中還可以通過光瞳濾波技術提高焦距測量靈敏度。該測量裝置包括光源、分光系統、參考透鏡、反射鏡、差動共焦定焦系統；其中分光系統、參考透鏡和反射鏡依次放在光源出射光線方向，差動共焦定焦系統放置在分光系統的反射方向，反射鏡與分光系統將光束反射至差動共焦定焦系統，并配合差動共焦定焦系統實現焦點位置a與焦點位置b的定焦。該發明雖融合了差動共焦定焦原理與組合透鏡法，可用于超長焦距透鏡的檢測與光學系統裝配過程中的高精度焦距測量。但是，采用該發明專利中的測量方法及測量裝置進行焦距的測量時，與現有的焦距測量方法與測量裝置一樣，均需要知道標準(或參考)透鏡的焦距、標準(或參考)透鏡的頂點與待測透鏡的頂點之間的距離等參數，將這些參數代入對應的公式中得出待測透鏡的焦距。然而，標準(或參考)透鏡的焦距在進行測量時本身就存在測量誤差，在測量標準(或參考)透鏡的頂點與待測透鏡的頂點之間的距離時通常是進行直接測量，很難精確測量量透鏡的頂點之間的距離，因而通過這些參數導入對應公式計算焦距時，由于引入了標準(或參考)透鏡的焦距、標準(或參考)透鏡的頂點與待測透鏡的頂點之間的距離等參數的誤差，且誤差還較大，因而無法滿足高精度的焦距測量的要求。

實用新型內容

本實用新型的發明目的在于：針對現有技術存在的問題，提供一種基于組合透鏡法的光柵尺三探頭焦距測量裝置，將常規組合透鏡方法中兩透鏡頂點之間的距離檢測轉換為標準透鏡移動距離的檢測，利用干涉條紋和光柵尺探頭準確定位標準透鏡以及組合透鏡的焦點位置，從而簡化了測量方法，可實現在標準透鏡參數未盡知的情況下焦距的測量，提高對待測透鏡的焦距的測量精度。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為：

一種基于組合透鏡法的光柵尺三探頭焦距測量裝置，包括干涉儀系統和光柵尺，所述光柵尺上沿光柵尺的長度方向依次設置有第一支架、第二支架和第三支架，所述第一支架、第二支架和第三支架可分別單獨沿光柵尺的長度方向移動；所述第一支架的連接端、自由端分別連接有第一探頭、標準透鏡，所述第二支架的連接端、自由端分別連接有第二探頭、待測透鏡，所述第三支架的連接端、自由端分別連接有第三探頭、平面反射鏡；所述干涉儀系統出射的準直激光依次經標準透鏡、待測透鏡后聚焦在平面反射鏡上，并在平面反射鏡上產生反射形成反射激光，反射激光依次經待測透鏡、標準透鏡后進入干涉儀系統。

作為本實用新型的優選方案，所述干涉儀系統為斐索干涉儀系統、邁克爾遜干涉儀系統或泰曼格林干涉儀系統。

作為本實用新型的優選方案，所述干涉儀系統為斐索干涉儀系統，所述斐索干涉儀系統包括激光器、顯微物鏡、分束器、透鏡、CCD探測器和準直透鏡；所述激光器出射的激光經顯微物鏡后入射至分束器并有分束器分成參考激光和測量激光，所述參考激光經透鏡后入射至CCD探測器；所述測量激光經準直透鏡后形成準直激光，透過標準透鏡、待測透鏡后經平面反射鏡反射的激光經準直透鏡后入射至分束器并在分束器上產生反射形成再反射激光，所述再反射激光經透鏡后入射至CCD探測器。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是：