[发明专利]长焦距大口径透镜的焦距测量方法及装置

权利要求书

1.一种长焦距大口径透镜的焦距测量方法，其特征在于其实施步骤如下：

1)依次将平行光束照射被测透镜一侧的取样点，采集从被测透镜取样点另一侧透出光线泰伯效应的莫尔条纹图像；

2)获取多组距离小于平行光束直径的两个取样点所获得莫尔条纹图像的莫尔条纹移动量；

3)依次根据所述莫尔条纹移动量获取被测透镜对应两个取样点区域的波前斜率；

4)将各波前斜率拟合形成一个连续的拟合波面；

5)采用最小二乘法获取所述拟合波面的最接近球面，获取所述最接近球面的球面半径。

2.根据权利要求1所述的长焦距大口径透镜的焦距测量方法，其特征在于：所述步骤2)中获取莫尔条纹移动量时，在莫尔条纹图像上设置一条与莫尔条纹不平行的取样直线，在取样直线内查找两幅莫尔条纹图像的相同条纹像素块，依次获取取样直线内相同条纹像素块的偏移量，并根据获取莫尔条纹移动量S，其中n为取样直线内条纹像素块的个数，S_n，n+1的为第n个条纹像素块的偏移量。

3.根据权利要求2所述的长焦距大口径透镜的焦距测量方法，其特征在于：所述步骤2)中获取莫尔条纹移动量时，从取样直线的两端分别沿着取样直线查找两幅莫尔条纹图像的相同条纹像素块，并将两次获得的莫尔条纹移动量取平均值作为最终的莫尔条纹移动量。

4.根据权利要求3所述的长焦距大口径透镜的焦距测量方法，其特征在于：所述步骤3)中根据获取同一组两个取样点区域的波前斜率α，其中p为光栅周期，d_T是泰伯效应的泰伯距离，S为莫尔条纹移动量。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的长焦距大口径透镜的焦距测量方法，其特征在于：所述步骤5)中采用最小二乘法获取拟合波面的最接近球面时，根据

ΔR=Σ0NΔiN]]>

查找Δ_R最小时对应的球面作为最接近球面，其中Δi为球面上第i点与拟合波面上对应点之间的偏差值，N为计算偏差值时的取样点数量。

6.一种长焦距大口径透镜的焦距测量装置，其特征在于：包括平行光束发射单元(1)、莫尔条纹产生单元(2)、图像采集单元(3)和焦距计算处理单元(4)，所述平行光束发射单元(1)、莫尔条纹产生单元(2)分别设于待测透镜的两侧，所述莫尔条纹产生单元(2)包括依次平行布置的第一郎奇光栅(21)、第二郎奇光栅(22)和半透明成像屏(23)，所述图像采集单元(3)和焦距计算处理单元(4)相连，所述图像采集单元(3)采集所述半透明成像屏(23)上的莫尔条纹并输出至焦距计算处理单元(4)。

7.根据权利要求6所述的长焦距大口径透镜的焦距测量装置，其特征在于：所述焦距计算处理单元(4)包括用于计算两幅莫尔条纹图像的莫尔条纹移动量的条纹偏移获取单元(41)、用于根据莫尔条纹移动量获取波前斜率的波前斜率获取单元(42)、用于根据波前斜率拟合形成的拟合波面的波面拟合单元(43)和用于根据拟合波面获取最接近球面球面半径的焦距获取单元(44)，所述条纹偏移获取单元(41)、波前斜率获取单元(42)、波面拟合单元(43)和焦距获取单元(44)依次相连。

8.根据权利要求6或7所述的长焦距大口径透镜的焦距测量装置，其特征在于：所述平行光束发射单元(1)包括激光器(11)和用于将激光器(11)发出的光束扩大的准直扩束镜(12)。

9.根据权利要求8所述的长焦距大口径透镜的焦距测量装置，其特征在于：所述平行光束发射单元(1)还包括二维导轨，所述激光器(11)和准直扩束镜(12)活动设置于所述二维导轨上。

10.根据权利要求9所述的长焦距大口径透镜的焦距测量装置，其特征在于：所述半透明成像屏(23)为毛玻璃屏，所述图像采集单元(3)包括成像镜头(31)和用于获取所述毛玻璃屏上的莫尔条纹图像的CCD图像采集模块(32)，所述CCD图像采集模块(32)与焦距计算处理单元(4)相连。