[发明专利]一种基于实验光线追迹原理的透镜焦距测量技术与装置

摘要

本发明公开了一种基于实验光线追迹原理的透镜焦距测量技术与装置，属于光学测量技术领域。由两个点光源确定的空间光线以确定的离轴量平行于光轴入射待测透镜，通过点衍射干涉方法精确追迹该光线通过透镜后的出射光线与光轴的夹角来测量焦距。将被测透镜插入两薄膜分光镜之间，调节透镜，使同心干涉图的中心位于两相机中心，采集干涉图，其相位极值点即为初始零位。给待测透镜施加一系列离轴量，用两台相机分别采集干涉图并处理得到光程极值点位置，计算两个出瞳面上的光程极值位置到光轴的距离差，进而拟合得出焦距测量系数。依据事先标定的两相机成像面间距，代入公式计算得到被测透镜的焦距。该装置结构简单，可以实现透镜焦距的无损、快速、精确测量。

主权项

1.一种基于实验光线追迹原理的透镜焦距测量技术与装置，其特征包括以下步骤：第一步，部署一套测量装置，包括：激光器1；一分二光纤分束器2；光纤3；光纤4；薄膜分光镜5；薄膜分光镜6；无镜头CCD摄像机7；无镜头CCD摄像机8；压电陶瓷管9；计算机10；千分表11；标准透镜/待测透镜12；第二步：获得初始状态的干涉条纹信息，方法如下：从激光器1出射的激光通过一分二光纤分束器2分别耦合到光纤3和光纤4中，光纤3有一段缠绕在可径向伸缩的压电陶瓷管9上从而引入移相，从光纤3端面衍射的球面波透过薄膜分光镜5，与从光纤4端面衍射并被薄膜分光镜5反射的球面波发生干涉，干涉波面通过薄膜分光镜6分别被无镜头CCD摄像机7和无镜头CCD摄像机8采集；调节光纤3的端面使其与光纤4的端面关于薄膜分光镜5离焦，此时无镜头CCD摄像机上的干涉条纹为同心圆环，调节无镜头CCD摄像机7、8，使同心圆环圆心位于CCD摄像机的中心，使用计算机10采集和处理移相干涉图，找到每个CCD摄像机上干涉条纹的中心位置(即光敏面上的初始零位)；；以下步骤都是在此装置固定的情况下进行的；第三步：标定两相机距离l，把已知焦距f的标准透镜置于薄膜分光镜5,6之间，调节标准透镜使干涉条纹中心与相机中心重合并采集干涉图，给标准透镜12施加一定的离轴量h(用千分表11检测)，再采集干涉图，求出CCD摄像机7,8上干涉图极值位置到光轴的距离差d，根据以下公式计算出两摄相机间距l：第四步：通过光线追迹测量待测透镜的焦距，在完成以上步骤的基础上，取下标准焦距透镜，把被测透镜12置于薄膜分光镜5,6之间，调节被测透镜12，使CCD摄像机7,8上的干涉条纹中心与相机中心重合并采集干涉图，给待测透镜施加一系列离轴位移量h(用千分表11检测)，分别测出两成像面中相位极值位置到光轴的距离差d，拟合d‑h直线得到系数k，利用以下公式，计算出待测透镜的焦距f：f＝k*l。