[发明专利]一种凸透镜焦距测量装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种凸透镜焦距测量装置及其方法。

背景技术

凸透镜是一种常用的光学元件，被广泛用于光学系统，焦距是透镜一个最重要的参数。最常用的测焦距方法大都是根据物像关系设计的，如物距像距法，由于物距和像距均不容易准确测量得到，计算得到的透镜焦距存在很大的误差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种使用方便，测量快速准确的凸透镜焦距测量装置及其方法。

本发明采用以下方案实现：一种凸透镜焦距测量装置，包括位于下侧的轨道，轨道上沿其长度方向自前向后依次设置有钠灯、挡板、凸透镜、衍射光栅、待测凸透镜以及与计算机相连接的CCD；所述挡板位于凸透镜的焦平面处，所述挡板中部开设有矩形通光孔，矩形通光孔与衍射光栅上的刻线相平行。

进一步的，钠灯、矩形孔、凸透镜、光栅固定在轨道上；待测凸透镜可拆卸安装于位于其下方的底座上，所述底座安装于轨道上，CCD可沿轨道前后移动。

进一步的，钠灯的黄光中心波长为589.3nm。

本发明另一技术方案：一种凸透镜焦距测量方法，采用如上所述的凸透镜焦距测量装置，钠灯发出的黄光由矩形通光孔入射，通过凸透镜后形成一束平行光，平行光垂直入射衍射光栅，经衍射光栅发生一级衍射光满足以下关系式一：，关系式一中d为光栅常数，a为一级衍射光的衍射角，λ为光波的波长；一级衍射光通过待测凸透镜后会聚在CCD上，形成衍射条纹，沿着轨道移动CCD，记录CCD上正负一级衍射条纹的粗细及衍射条纹的间距，待测凸透镜的焦距f满足以下关系式二： ，关系式二中l为衍射条纹最细时正负一级衍射条纹的间距，d为光栅常数，λ为光波的波长；根据已知光栅常数d和光波的波长λ，即可获得待测透镜的焦距。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明凸透镜焦距测量装置可快速准确的测出凸透镜的焦距，操作简单，使用方便，而且结构稳定可靠，误差小。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例构造示意图；

图中标号说明：100-钠灯、200-挡板、210-矩形通光孔、300-凸透镜、400-衍射光栅、500-待测凸透镜、600-CCD、700-计算机。

具体实施方式

如图1所示，一种凸透镜焦距测量装置，包括位于下侧的轨道（图中未示出），轨道上沿其长度方向自前向后依次设置有钠灯100、挡板200、凸透镜300、衍射光栅400、待测凸透镜500以及与计算机700相连接的CCD600；所述挡板位于凸透镜的焦平面处，所述挡板中部开设有矩形通光孔210，矩形通光孔210与衍射光栅400上的刻线相平行；钠灯、矩形孔、凸透镜、衍射光栅、待测凸透镜、CCD安装等高共轴，待测凸透镜500的光轴平行于导轨；CCD的感光面垂直于导轨；该测量装置利用与CCD连接的计算机直接测量、计算给出凸透镜的焦距，可快速准确的测出凸透镜的焦距，使用方便，而且结构简单，工作稳定可靠。

在本实施例中，钠灯、矩形孔、凸透镜、光栅固定在轨道上；待测凸透镜可拆卸安装于位于其下方的底座（图中未示出）上，所述底座安装于轨道上，CCD可沿轨道前后移动。

在本实施例中，钠灯的黄光中心波长为589.3nm。

一种凸透镜焦距测量方法，采用如上所述的凸透镜焦距测量装置，钠灯发出的黄光由矩形通光孔入射，通过凸透镜后形成一束平行光，平行光垂直入射衍射光栅，经衍射光栅发生一级衍射光满足以下关系式一：，关系式一中d为光栅常数，a为一级衍射光的衍射角，λ为光波的波长；一级衍射光通过待测凸透镜后会聚在CCD上，形成衍射条纹，沿着轨道移动CCD，记录CCD上正负一级衍射条纹的粗细及衍射条纹的间距，待测凸透镜的焦距f满足以下关系式二： ，关系式二中l为衍射条纹最细时正负一级衍射条纹的间距，d为光栅常数，λ为光波的波长；根据已知光栅常数d和光波的波长λ，即可获得待测透镜的焦距。

其中关系式二通过以下关系式三换算得到：。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。