[发明专利]五棱镜组合超长焦距测量方法与装置

摘要

本发明属于光学精密测量技术领域，涉及一种五棱镜组合超长焦距测量方法与装置。本发明将五棱镜定焦法与组合透镜超长焦距测量技术相融合，实现大口径透镜的低成本、高精度超长焦距测量。本发明通过五棱镜将光路折转，把光轴方向的定焦过程转化为垂直光轴方向成像位置变化量的测量过程，进一步与组合透镜超长焦距测量技术相结合，压缩光路长度，增强测量分辨力。本发明的测量装置，包括光源、五棱镜、参考透镜、对准目标、CCD探测器、准直镜，具有光路结构简单、光学部件引入的像差小，系统误差小、测量灵敏度高、抗环境干扰能力强的优点，可用于超长焦距透镜的检测与光学系统装配过程中的高精度焦距测量。

主权项

1.五棱镜组合超长焦距测量方法，其特征在于测量步骤包括(a)测量开始前，调整测量光路，使对准目标的出射光经过参考透镜会聚、五棱镜折转后，通过准直镜在CCD探测器上成像；(b)测量过程中，首先使对准目标在参考透镜的光轴方向扫描移动，移动到新的扫描位置时，通过判断在光轴垂直方向平移五棱镜的过程中，若CCD探测器上对准目标的成像位置未发生变化，则对准目标的位置与参考透镜第二焦点位置重合；(c)而后，将被测透镜置入五棱镜与参考透镜之间，并与参考透镜共轴，再次使对准目标在参考透镜的光轴方向扫描移动，并通过判断在光轴垂直方向平移五棱镜的过程中，若CCD探测器上对准目标的成像位置未发生变化，则对准目标的位置与被测透镜、参考透镜组合后的第一焦点位置相重合；(c)而后，测量第一焦点位置与第二焦点位置之间的距离Δ，测量被测透镜与参考透镜的间距d0，由下式计算被测透镜与参考透镜的主平面间距d：$d=d_0+\frac{r_{12}{b}_1}{n_1(r_{12}-r_{11})+(n_1-1)b_1}-\frac{r_{21}{b}_2}{n_2(r_{22}-r_{21})+(n_2-1)b_2}$已知参数包括被测透镜的厚度b1、折射率n1、曲率半径r11、r12，参考透镜的焦距f2′、厚度b2、折射率n2、曲率半径r21、r22；(d)最后，由下式计算被测透镜的焦距值：${f_1}^{\′}=\frac{1-\frac{d}{{f_2}^{\′}}+\frac{d}{{f_2}^{\′}-\mathrm{\Δ}}}{\frac{1}{{f_2}^{\′}-\mathrm{\Δ}}-\frac{1}{{f_2}^{\′}}}.$