專利名稱：一種高精度長(zhǎng)焦距透鏡的焦距檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及一種高精度長(zhǎng)焦距透鏡的焦距檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
在光學(xué)、天文和軍事等領(lǐng)域，長(zhǎng)焦距透鏡是非常關(guān)鍵的基礎(chǔ)部件，發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，而且所需的焦距越來(lái)越長(zhǎng)，口徑也越來(lái)越大。在大型系統(tǒng)中，比如國(guó)家點(diǎn)火裝置， 長(zhǎng)焦距透鏡是關(guān)鍵的聚光元件，這些透鏡的焦距長(zhǎng)達(dá)四十米。長(zhǎng)焦距透鏡的使用需要相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)，但是目前高精度檢測(cè)特別是精確到幾毫米甚至幾百微米的測(cè)量仍然存在很多困難，例如球徑儀可以準(zhǔn)確測(cè)量到2米，精度有萬(wàn)分之一，但是隨著焦距的增大，利用球徑儀檢測(cè)就測(cè)不準(zhǔn)了。此外，高精度的檢測(cè)受到外界干擾特別是空氣擾動(dòng)和外界震動(dòng)的影響難以消除，而且檢測(cè)系統(tǒng)中本身光路的像差隨著焦距的增大對(duì)焦點(diǎn)位置的測(cè)量影響也增大，很難實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。因此易于實(shí)現(xiàn)的高精度長(zhǎng)焦距測(cè)量方法和裝置具有非常大的應(yīng)用空間和非常重要的應(yīng)用領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高精度長(zhǎng)焦距透鏡的焦距檢測(cè)裝置。高精度長(zhǎng)焦距透鏡的焦距檢測(cè)裝置包括激光器、顯微物鏡、針孔、第一朗奇光柵、 待測(cè)長(zhǎng)焦距透鏡、第二朗奇光柵、毛玻璃、C⑶相機(jī)；激光器發(fā)出的光經(jīng)顯微物鏡和針孔后形成一個(gè)發(fā)散光束，入射到第一朗奇光柵上，再經(jīng)待測(cè)長(zhǎng)焦距透鏡和第二朗奇光柵，那么第一朗奇光柵的泰伯像和第二朗奇光柵則會(huì)形成莫爾條紋，用CCD相機(jī)采集條紋，計(jì)算莫爾條紋角度就可以得到待測(cè)透鏡的焦距。所述第一朗奇光柵和第二朗奇光柵結(jié)構(gòu)均勻的周期性線形光柵，周期均為 350 500微米。所述的第二朗奇光柵放置在第一朗奇光柵的泰伯距離d上，其中
=ηψ2 , m是正整數(shù)，ρ是第一朗奇光柵的光柵周期，Λ是激光器發(fā)出的光的波長(zhǎng)。所
述第二朗奇光柵和毛玻璃均放置在可以沿著光軸方向移動(dòng)的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌精度0. 1mm。本發(fā)明的有益效果是
1.本發(fā)明直接在小孔出射的發(fā)散光路中檢測(cè)，無(wú)需像很多其他檢測(cè)系統(tǒng)中進(jìn)行多層的準(zhǔn)直擴(kuò)束來(lái)得到大口徑光束，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)。利用泰伯效應(yīng)和莫爾條紋技術(shù)，這種衍射測(cè)量的技術(shù)比現(xiàn)有的干涉測(cè)量有著更高的精度，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)焦距透鏡和光學(xué)系統(tǒng)焦距的高精度測(cè)量
2.本發(fā)明使用的兩塊朗奇光柵周期均為350 500微米，周期大，相比較與傳統(tǒng)干涉技術(shù)的相干測(cè)量而言，對(duì)于外界空氣的擾動(dòng)等因素不敏感；
3.本發(fā)明可以用于檢測(cè)幾米至幾十米的焦距范圍，第二朗奇光柵可以沿著光軸精密移動(dòng)，測(cè)量不同焦距透鏡時(shí)，只需移動(dòng)第二朗奇光柵達(dá)到合適的位置，就可以準(zhǔn)確的測(cè)量焦距且有高的重復(fù)性精度，光路簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)。


圖1是高精度長(zhǎng)焦距透鏡的焦距檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的工作原理激光器發(fā)出的光經(jīng)顯微物鏡和針孔后形成一個(gè)發(fā)散光束，入射到第一朗奇光柵上，再經(jīng)待測(cè)長(zhǎng)焦距透鏡和第二朗奇光柵，第二朗奇光柵放在第一朗奇光柵的某一泰伯級(jí)次位置上，那么第一朗奇光柵的泰伯像和第二朗奇光柵則會(huì)形成莫爾條紋，用CCD相機(jī)采集條紋，計(jì)算莫爾條紋角度就可以得到待測(cè)透鏡的焦距。在放入被測(cè)透鏡之前，先將第一、二朗奇光柵放置在合適的位置，根據(jù)此時(shí)的莫爾條紋測(cè)量此時(shí)入射到第一朗奇光柵處的發(fā)散光束的焦距值；放入被測(cè)透鏡，適當(dāng)?shù)囊苿?dòng)第二朗奇光柵，測(cè)得焦距值 f2, f2其實(shí)是發(fā)散光束和待測(cè)透鏡的組合焦距值，這樣根據(jù)組合透鏡焦距換算公式就可以得到待測(cè)透鏡的焦距值f。如圖1所示，本發(fā)明一種高精度長(zhǎng)焦距透鏡的焦距檢測(cè)裝置包括激光器1、顯微物鏡2、針孔3、第一朗奇光柵4、待測(cè)長(zhǎng)焦距透鏡5、第二朗奇光柵6、毛玻璃7、CXD相機(jī)8 ；激光器1發(fā)出的光經(jīng)顯微物鏡2和針孔3后形成一個(gè)發(fā)散光束，入射到第一朗奇光柵4上，再經(jīng)待測(cè)長(zhǎng)焦距透鏡5和第二朗奇光柵6，第二朗奇光柵6放在第一朗奇光柵4的某一泰伯級(jí)次位置上，那么第一朗奇光柵4的泰伯像和第二朗奇光柵6則會(huì)形成莫爾條紋，用C⑶相機(jī) 8采集條紋，計(jì)算莫爾條紋角度就可以得到待測(cè)透鏡的焦距。上述第一朗奇光柵4和第二朗奇光柵6結(jié)構(gòu)均勻的周期性線形光柵，周期均為 350 500微米。所述的第二朗奇光柵6放置在第一朗奇光柵4的泰伯距離d上，其中
^二；^一/；！，；^是正整數(shù)，是第一朗奇光柵4的光柵周期，；1是激光器1發(fā)出的光的波長(zhǎng)。
所述第二朗奇光柵6、毛玻璃7和CCD相機(jī)8均放置在可以沿著光軸方向移動(dòng)的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌精度0. 1mm。
權(quán)利要求
1.一種高精度長(zhǎng)焦距透鏡的焦距檢測(cè)裝置，其特征在于包括在同一光軸上順次放置的激光器(1)、顯微物鏡(2)、針孔(3)、第一朗奇光柵(4)、待測(cè)長(zhǎng)焦距透鏡(5)、第二朗奇光柵 (6)、毛玻璃(7)、C⑶相機(jī)(8);激光器(1)發(fā)出的光經(jīng)顯微物鏡(2)和針孔(3)后形成一個(gè)發(fā)散光束，入射到第一朗奇光柵(4)上，再經(jīng)待測(cè)長(zhǎng)焦距透鏡(5)和第二朗奇光柵(6)，那么第一朗奇光柵(4)的泰伯像和第二朗奇光柵(6)則會(huì)形成莫爾條紋，用CCD相機(jī)(8)采集條紋，計(jì)算莫爾條紋角度就能得到待測(cè)透鏡的焦距。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種高精度長(zhǎng)焦距透鏡的焦距檢測(cè)裝置，其特征在于， 所述第一朗奇光柵(4)和第二朗奇光柵(6)結(jié)構(gòu)是均勻的周期性線形光柵，光柵周期均為 350 500微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種高精度長(zhǎng)焦距透鏡的焦距檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的第二朗奇光柵(6)放置在第一朗奇光柵(4)的泰伯距離d上，其中d, ■是正整數(shù)，P是第一朗奇光柵(4)的光柵周期，i是激光器(1)發(fā)出的光的波長(zhǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種高精度長(zhǎng)焦距透鏡的焦距檢測(cè)裝置，其特征在于，所述第二朗奇光柵(6)、毛玻璃(7)和C⑶相機(jī)(8)均放置在能沿著同一光軸方向移動(dòng)的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌精度0. 1mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高精度長(zhǎng)焦距透鏡的焦距檢測(cè)裝置，包括激光器、顯微物鏡、針孔、第一朗奇光柵、待測(cè)長(zhǎng)焦距透鏡、第二朗奇光柵、毛玻璃和CCD相機(jī)。激光器發(fā)出的光經(jīng)顯微物鏡和針孔后形成一個(gè)發(fā)散光束，入射到第一朗奇光柵上，再經(jīng)待測(cè)長(zhǎng)焦距透鏡和第二朗奇光柵，第二朗奇光柵放在第一朗奇光柵的某一泰伯級(jí)次位置上，那么第一朗奇光柵的泰伯像和第二朗奇光柵則會(huì)形成莫爾條紋，用CCD相機(jī)采集條紋，計(jì)算莫爾條紋角度就可以得到待測(cè)透鏡的焦距。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，精度高，可以用于長(zhǎng)焦距透鏡的檢測(cè)和光學(xué)系統(tǒng)中焦距的精確測(cè)量，尤其可以精確測(cè)量大口徑長(zhǎng)焦距透鏡(焦距為幾米至幾十米)的焦距，避免掃描檢測(cè)帶來(lái)的誤差。
文檔編號(hào)G01M11/02GK102313642SQ20111025206
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者侯昌倫, 侯西云, 張金春, 白劍, 金曉榮 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)