[发明专利]一种凸透镜焦距测量方法及装置

说明书

本发明提供了一种凸透镜焦距测量方法及装置，测量方法包括将光源发射的激光经过凸透镜聚焦于焦点处；沿光轴方向在凸透镜之后放置刀口以及用于接收聚焦后发散激光的光屏；通过调节刀口沿光轴方向的位置，确定激光经过凸透镜后焦点的位置并记录该位置，并将该位置距离凸透镜的距离作为入射激光束腰的像距；获取入射激光束腰距离凸透镜的距离并作为入射激光束腰的物距；根据入射激光的像距、物距以及成像公式得到凸透镜焦距。利用刀口在焦点前后的成像原理测量了凸透镜的焦距，由于没有测量CCD或光屏上光斑的大小，因此避免了衍射造成的测量误差。而且本发明的方案光路简单，无需将光源变为平行光束，因此非常适合在光路调节中使用。

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，特别是指一种凸透镜焦距测量方法及装置。

背景技术

凸透镜的焦距对于光学成像、光学滤波、激光探测等诸多方面有着重要作用。因此，测量凸透镜的焦点位置具有重要意义。目前传统的测量方法有汇聚法、观察虚像法、物象等大法、一次成像法、两次成像法、双凸透镜法。这些方法普遍比较复杂，并且存在一定测量误差。造成这些问题主要是由于光传输时的衍射效应，往往很难做到光点或成像边缘特别清晰，所以引入了测量误差。除此之外，很多传统方法需要将入射到凸透镜上的光变为平行光，这进一步增加了装置的复杂程度并影响最终测量的准确性。

目前焦距的测量系统一般比较复杂，测量装置需要CCD、平行光管等装置。因此需要在测量时仔细调节，减小了系统使用的便利性。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种利用在光路中插入刀口观察光屏光斑变化，进而能够测量出凸透镜焦距的方法。

为了实现上述目的，现提出如下解决方案：

一方面，提供一种凸透镜焦距测量方法，包括：

光源发射的激光经过凸透镜聚焦于焦点处；

沿光轴方向在凸透镜之后放置刀口以及用于接收聚焦后发散激光的光屏；

通过调节刀口沿光轴方向的位置，确定激光经过凸透镜后焦点的位置并记录该位置，并将该位置距离凸透镜的距离作为入射激光束腰的像距；

获取入射激光束腰距离凸透镜的距离并作为入射激光束腰的物距；

根据入射激光的像距、物距以及成像公式得到凸透镜焦距。

优选地，通过调节刀口沿光轴方向的位置，确定激光经过凸透镜后焦点的位置，具体包括：

调节刀口沿光轴方向水平移动，并观察光屏上接收的激光光斑；

当光屏接收到的光斑完整且光强度最弱时，刀口的位置为激光经过凸透镜后焦点的位置。

优选地，成像公式为：

其中，f为凸透镜的焦距、u为物距、v为像距。

优选地，光屏可以用CCD相机代替。

另一方面，还提供了一种凸透镜焦距测量装置，测量装置沿光轴方向依次包括：

光源、凸透镜、刀口以及光屏；

凸透镜将光源发射的激光进行聚焦；

刀口安装在可以进行上下移动的平移台上，平移台可以垂直于光轴进行上下移动；

刀口和平移台安装在可以进行沿光轴方向移动的移动滑轨上，用以调节刀口的水平位置；

光屏用于接收聚焦后发散的激光。

优选地，平移台具体用于，通过上下移动平移台进行调节刀口上下位置，使光屏接收到的激光光斑发生变化。