[發明專利]一種基于數字全息的透鏡焦距測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202110017744.4
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112611548B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 樓宇麗;陳曉雪;李重光;代夢詩;孫其華
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01M11/04
• 代理公司: 昆明隆合知識產權代理事務所(普通合伙) 53220
• 代理人: 龍燕

1.一種基于數字全息的透鏡焦距測量方法，其特征在于，所述測量方法所用裝置為基于數字全息的透鏡焦距測量裝置：包括激光器（1）、分光棱鏡Ⅰ（2）、分光棱鏡Ⅱ（3）、光學反射鏡Ⅰ（4）、光學反射鏡Ⅱ（5）、擴束鏡Ⅰ（6）、擴束鏡Ⅱ（7）、針孔濾波器Ⅰ（8）、針孔濾波器Ⅱ（9）、準直透鏡（10）、待測凹透鏡（11）、光電荷耦合器件（12）、計算機（13）；激光器（1）發射出激光照射在分光棱鏡Ⅰ（2）上；分光棱鏡Ⅰ（2）、分光棱鏡Ⅱ（3）、光學反射鏡Ⅰ（4）和光學反射鏡Ⅱ（5）在光學平臺上構成一個馬赫-增德光路系統，其中分光棱鏡Ⅰ（2）和光學反射鏡Ⅰ（4）在同一條垂直線上，分光棱鏡Ⅰ（2）和光學反射鏡Ⅱ（5）在同一條水平線上，光學反射鏡Ⅱ（5）和分光棱鏡Ⅱ（3）在同一條垂直線上，分光棱鏡Ⅱ（3）和光學反射鏡Ⅰ（4）在同一條水平線上；光學反射鏡Ⅰ（4）和分光棱鏡Ⅱ（3）之間依次設有擴束鏡Ⅰ（6）、針孔濾波器Ⅰ（8）、準直透鏡（10）、待測凹透鏡（11）；光學反射鏡Ⅱ（5）和分光棱鏡Ⅱ（3）之間依次設有擴束鏡Ⅱ（7）和針孔濾波器Ⅱ（9）；光電荷耦合器件（12）為CCD，設置于分光棱鏡Ⅱ（3）的后方，并在能接收到干涉球面波的范圍內，用于記錄參物光干涉全息圖，并輸送給計算機（13），通過計算機（13）數值再現；

所述測量方法具體包括以下步驟：激光器（1）發射出激光照射在分光棱鏡Ⅰ（2）上，經分光棱鏡Ⅰ（2）后形成兩束光：一束依次經過光學反射鏡Ⅰ（4）、擴束鏡Ⅰ（6）、針孔濾波器Ⅰ（8）、準直透鏡（10）、待測凹透鏡（11）后通過分光棱鏡Ⅱ（3）成像在光電荷耦合器件（12）的光敏面上，為物光；另一束球面波作為參考光波，依次經過光學反射鏡Ⅱ（5）、擴束鏡Ⅱ（7）、針孔濾波器Ⅱ（9）、分光棱鏡Ⅱ（3）后與物光在光電荷耦合器件（12）光敏面上干涉形成干涉條紋，即數字全息圖；測量待測凹透鏡（11）與光電荷耦合器件（12）之間的距離為d₀，再通過分析干涉圖像及參考光波波面半徑的改變量△d_r，根據激光器（1）的波長λ、數字全息圖中相鄰圓環之間的直徑的平方差G及參考光波波面半徑改變之后相鄰圓環之間的直徑的平方差，由公式得出到達光電荷耦合器件（12）光敏面上的干涉球面波波面半徑d，最后根據幾何光學原理，用公式f=d₀-d計算出待測凹透鏡（11）的焦距f；

干涉球面波波面半徑d的測量方法為：改變參考光波波面半徑大小，分別拍攝改變前后的數字全息圖，讀取兩幅全息圖的信息，由參考光波波面半徑的改變量△d_r得出到達光電荷耦合器件（12）光敏面上的干涉球面波波面半徑d。

2.根據權利要求1所述基于數字全息的透鏡焦距測量方法，其特征在于：各個光學元件的中心要和激光器（1）發射出的激光以及整個光路的中心光軸處于同一直線上，確保每一個器件都得到充分利用。

3.根據權利要求1所述基于數字全息的透鏡焦距測量方法，其特征在于：所述激光器（1）為氦氖激光器，中心波長為632.8nm的綠光。