差动共焦组合超长焦距测量方法与装置

摘要

本发明属于光学精密测量技术领域，涉及一种差动共焦组合透镜超长焦距测量方法与装置，该方法首先通过差动共焦定焦原理分别确定参考透镜焦点和被测透镜与参考透镜组合的焦点位置，然后测量两焦点间的距离Δ和两透镜的间距d₀，代入公式计算被测透镜的焦距值，同时测量过程中还可以通过光瞳滤波技术提高焦距测量灵敏度。本发明首次提出利用差动共焦响应曲线过零点时对应显微物镜焦点的特性实现精确定焦，将差动共焦显微原理扩展到超长焦距测量领域，形成差动共焦定焦原理。本发明融合了差动共焦定焦原理与组合透镜法，具有测量精度高、抗环境干扰能力强的优点，可用于超长焦距透镜的检测与光学系统装配过程中的高精度焦距测量。

主权项

1.差动共焦组合超长焦距测量方法，其特征在于：(a)平行光透过分光系统(2)，经参考透镜(5)会聚在焦点位置a(7)，光线再由反射镜(8)反射后，通过分光系统(2)反射进入差动共焦定焦系统(10)，使反射镜(8)在光轴方向扫描移动，差动共焦定焦系统(10)通过探测差动响应信号的绝对零点值来确定参考透镜(5)相应的焦点位置a(7)；(b)将被测透镜(3)置入分光系统(2)与参考透镜(5)之间，并与参考透镜(5)共轴，再次利用差动共焦定焦系统(10)，通过探测差动响应信号的绝对零点值来确定因置入被测透镜(4)而引起的新的焦点位置b(9)；(c)测量焦点位置a(7)与焦点位置b(9)之间的距离Δ(6)；(d)测量被测透镜(3)与参考透镜(5)的间距d0(4)；(e)由下式计算被测透镜(3)与参考透镜(5)的主平面间距d：$d=d_0+\frac{r_{12}{b}_1}{n_1(r_{12}-r_{11})+(n_1-1)b_1}-\frac{r_{21}{b}_2}{n_2(r_{22}-r_{21})+(n_2-1)b_2}$已知参数包括被测透镜(3)的厚度b1、折射率n1、曲率半径r11、r12，参考透镜(5)的焦距f2′、厚度b2、折射率n2、曲率半径r21、r22；(f)由下式计算被测透镜(3)的焦距值：${f_1}^{\prime }=\frac{1-\frac{d}{{d_2}^{\prime }}+\frac{d}{{d_2}^{\prime }-\Delta }}{\frac{1}{{f_2}^{\prime }-\Delta }-\frac{1}{{f_2}^{\prime }}}.$