專利名稱：差動(dòng)共焦組合超長(zhǎng)焦距測(cè)量方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，可用于超長(zhǎng)焦距透鏡的檢測(cè) 與光學(xué)系統(tǒng)裝配過(guò)程中的高精度焦距測(cè)量。技術(shù)背景近年來(lái)，超長(zhǎng)焦距透鏡廣泛應(yīng)用于高能激光器、天文望遠(yuǎn)鏡等大 型光學(xué)系統(tǒng)領(lǐng)域，此類大尺寸透鏡的加工、檢測(cè)與裝配具有很高的難 度。作為超長(zhǎng)焦距透鏡的重要參數(shù)，其焦距測(cè)量一直是光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域 的一個(gè)難點(diǎn)，主要因素在于數(shù)值孔徑小、焦深長(zhǎng)，難以實(shí)現(xiàn)精確定 焦；焦距長(zhǎng)，難以精密測(cè)長(zhǎng)；光路長(zhǎng)，測(cè)量容易受到環(huán)境干擾。由于 以上原因，放大率法或五棱鏡法等傳統(tǒng)的定焦方法難以實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)焦距 的高精度測(cè)量。針對(duì)超長(zhǎng)焦距測(cè)量，國(guó)內(nèi)學(xué)者提出了新的測(cè)量方法，發(fā)表的文獻(xiàn) 主要包括《中國(guó)測(cè)試技術(shù)》的《泰伯一莫爾法測(cè)量長(zhǎng)焦距系統(tǒng)的焦距》；《光子學(xué)報(bào)》的《Ronchi光柵Talbot效應(yīng)長(zhǎng)焦距測(cè)量的準(zhǔn)確度極限研 究》。此類技術(shù)主要采用了泰伯-莫爾法，利用Ronchi光柵、Talbot效 應(yīng)實(shí)現(xiàn)定焦，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)測(cè)量焦距。該類測(cè)量方法的靈敏 度相比傳統(tǒng)方法有所提高，但光路長(zhǎng)、測(cè)量過(guò)程復(fù)雜、需測(cè)量的參數(shù) 多。相比較國(guó)外的長(zhǎng)焦距測(cè)量技術(shù)，在《The Optical Society of America》中2002年發(fā)表的《Focal length measurements for the National Ignition Facility large lenses》中，采用了菲索干涉組合透鏡超長(zhǎng)焦距測(cè) 量技術(shù)進(jìn)行長(zhǎng)焦距測(cè)量，并達(dá)到很高的測(cè)量精度。該測(cè)量方法利用組 合透鏡方法減小了光路長(zhǎng)度、簡(jiǎn)化了測(cè)量過(guò)程。但此方法測(cè)量過(guò)程中， 采用干涉條紋定焦，干涉圖案易受溫度、氣流、振動(dòng)等環(huán)境狀態(tài)因素 的干擾，對(duì)測(cè)量環(huán)境提出了苛刻的要求。以上幾種測(cè)量方法的共性還在于其評(píng)價(jià)尺度都是基于垂軸方向 的圖像信息。由于光學(xué)系統(tǒng)的物距變化引起的軸向放大率變化是垂軸 放大率變化的平方，如果能夠選取一種軸向信息作為評(píng)價(jià)尺度，則可以進(jìn)一步提高焦距測(cè)量的靈敏度。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外顯微成像領(lǐng)域的差動(dòng)共焦技術(shù)快速發(fā)展，該技術(shù) 以軸向的光強(qiáng)響應(yīng)曲線作為評(píng)價(jià)尺度，靈敏度高于垂軸方向的評(píng)價(jià)方 法，并且由于采用光強(qiáng)作為數(shù)據(jù)信息，相比圖像處理方法具有更高的 抗環(huán)境干擾能力。例如中國(guó)專利"具有高空間分辨率的差動(dòng)共焦掃描檢測(cè)方法"(專利號(hào)200410006359.6)，其提出了超分辨差動(dòng)共焦檢測(cè)方 法，使系統(tǒng)軸向分辨力達(dá)到納米級(jí)，并顯著提高了環(huán)境抗擾動(dòng)能力， 但差動(dòng)共焦技術(shù)主要適用于微觀顯微測(cè)量領(lǐng)域，而將該項(xiàng)技術(shù)直接應(yīng) 用于定焦，繼而實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)焦距測(cè)量的報(bào)道，迄今為止尚未見到。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決小數(shù)值孔徑、超長(zhǎng)焦距透鏡的高精度測(cè) 量的問(wèn)題，提出一種利用差動(dòng)共焦響應(yīng)曲線過(guò)零點(diǎn)時(shí)目標(biāo)位置對(duì)應(yīng)顯 微物鏡焦點(diǎn)的特性實(shí)現(xiàn)精確定焦。本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的一種差動(dòng)共焦組合超長(zhǎng)焦距測(cè)量方法，包括以下步驟(a) 平行光透過(guò)分光系統(tǒng)2，經(jīng)參考透鏡5會(huì)聚在焦點(diǎn)位置a7，光 線再由反射鏡8反射后，通過(guò)分光系統(tǒng)2反射進(jìn)入差動(dòng)共焦定焦系統(tǒng) 10，使反射鏡8在光軸方向掃描移動(dòng)，差動(dòng)共焦定焦系統(tǒng)10通過(guò)探測(cè) 差動(dòng)響應(yīng)信號(hào)的絕對(duì)零點(diǎn)值來(lái)確定參考透鏡5相應(yīng)的焦點(diǎn)位置a7;(b) 將被測(cè)透鏡3置入分光系統(tǒng)2與參考透鏡5之間，并與參考透 鏡5共軸，再次利用差動(dòng)共焦定焦系統(tǒng)10，通過(guò)探測(cè)差動(dòng)響應(yīng)信號(hào)的 絕對(duì)零點(diǎn)值來(lái)確定因置入被測(cè)透鏡4而引起的新的焦點(diǎn)位置b9;(c) 測(cè)量焦點(diǎn)位置a7與焦點(diǎn)位置b9之間的距離A6;(d) 測(cè)量被測(cè)透鏡3與參考透鏡5的間距d04;(e) 由下式計(jì)算被測(cè)透鏡3與參考透鏡5的主平面間距d:<formula>formula see original document page 5</formula>已知參數(shù)包括被測(cè)透鏡3的厚度6。折射率巧、曲率半徑&、 ^ 參考透鏡5的焦距/2'、厚度62、折射率"2、曲率半徑&、 。2。 (f)由下式計(jì)算被測(cè)透鏡3的焦距值<formula>formula see original document page 6</formula>本發(fā)明所述的測(cè)量方法，還可以通過(guò)焦深壓縮光學(xué)系統(tǒng)1與差動(dòng)共焦定焦系統(tǒng)10配合工作，使用光瞳濾波技術(shù)壓縮參考透鏡5以及被 測(cè)透鏡3與參考透鏡5組合后的焦深，提高定焦靈敏度。本發(fā)明所述的被測(cè)透鏡可置于參考透鏡5前，也可置于參考透鏡5后。本發(fā)明還提供了一種差動(dòng)共焦組合透鏡超長(zhǎng)焦距測(cè)量裝置，包括 分光系統(tǒng)2、參考透鏡5、反射鏡8、差動(dòng)共焦定焦系統(tǒng)10;其中分光 系統(tǒng)2、參考透鏡5和反射鏡8依次放在光源12出射光線方向，差動(dòng) 共焦定焦系統(tǒng)10放置在分光系統(tǒng)2反射方向，反射鏡8與分光系統(tǒng)2 將光束反射至差動(dòng)共焦定焦系統(tǒng)10，并配合差動(dòng)共焦定焦系統(tǒng)10實(shí) 現(xiàn)焦點(diǎn)位置a7與焦點(diǎn)位置b9的定焦。還可以包括焦深壓縮光學(xué)系統(tǒng)1，用于減小參考透鏡5以及被測(cè) 透鏡3與參考透鏡5組合后的焦深。還可以包括調(diào)制控制系統(tǒng)ll，用于控制光源12與差動(dòng)共焦定焦系 統(tǒng)IO進(jìn)行調(diào)制與濾波，抑制環(huán)境干擾對(duì)測(cè)量精度的影響。 本發(fā)明對(duì)比已有技術(shù)具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)1. 首次提出利用差動(dòng)共焦響應(yīng)曲線過(guò)零點(diǎn)時(shí)目標(biāo)位置對(duì)應(yīng)顯微物 鏡焦點(diǎn)的特性實(shí)現(xiàn)精確定焦，提出差動(dòng)共焦定焦原理，將差動(dòng)共焦顯 微原理擴(kuò)展到超長(zhǎng)焦距測(cè)量領(lǐng)域。2. 融合差動(dòng)共焦定焦原理與組合透鏡法，以減小測(cè)量光路長(zhǎng)度， 降低環(huán)境對(duì)焦距測(cè)量精度的影響。3. 差動(dòng)共焦定焦原理以光強(qiáng)響應(yīng)曲線作為定焦判據(jù)，本專利提出 在超長(zhǎng)焦距測(cè)量過(guò)程中，配合差動(dòng)共焦定焦原理進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制與濾波， 排除空氣擾動(dòng)等環(huán)境干擾對(duì)測(cè)量精度的影響，相比以圖像、干涉條紋 作為定焦判據(jù)的焦距測(cè)量方法具有更高的穩(wěn)定性。4. 采用光瞳濾波技術(shù)與差動(dòng)共焦技術(shù)相配合，在超長(zhǎng)焦距測(cè)量中 減小透鏡焦深，增強(qiáng)定焦靈敏度。
圖1為本發(fā)明測(cè)量方法的示意圖；圖2為本發(fā)明測(cè)量裝置的示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的差動(dòng)響應(yīng)曲線圖；其中1-焦深壓縮光學(xué)系統(tǒng)、2-分光系統(tǒng)、3-被測(cè)透鏡、4-間距do、 5-參考透鏡、6-距離△、 7-焦點(diǎn)位置a、 8-反射鏡、9-焦點(diǎn)位置b、 10-差動(dòng)共焦定焦系統(tǒng)、11-調(diào)制控制系統(tǒng)、12-光源、13-偏振分光鏡、14-1/4 波片、15-平移臺(tái)a、 16-量塊、17-連桿、18-平移臺(tái)b、 19-CCD探測(cè)器 a、 20-針孔a、 21-透鏡a、 22-CCD探測(cè)器b、 23-針孔b、 24-透鏡b、 25-分光鏡具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明的基本思想是利用差動(dòng)共焦定焦原理在大焦深情況下實(shí)現(xiàn) 高精度定焦，同時(shí)融合組合透鏡法減小測(cè)量光路長(zhǎng)度，進(jìn)一步降低環(huán) 境對(duì)測(cè)量精度的影響。實(shí)施例如圖3所示， 一種差動(dòng)共焦組合超長(zhǎng)焦距測(cè)量方法，其測(cè)量步驟是首先，打開光源12，射出平行光透過(guò)由偏振分光鏡13和1/4波片 14構(gòu)成的分光系統(tǒng)，經(jīng)焦距為3000mm的參考透鏡5會(huì)聚在焦點(diǎn)位置 a7，光線再由反射鏡8反射后，通過(guò)1/4波片14和偏振分光鏡13反射 進(jìn)入差動(dòng)共焦定焦系統(tǒng)的分光鏡25;分光鏡25將光線分成兩路，透 射光線經(jīng)過(guò)透鏡b24、針孔b23照明CCD探測(cè)器b22，反射光線經(jīng)過(guò) 透鏡a21、針孔a20照明CCD探測(cè)器al9;使反射鏡8沿著平移臺(tái)a15 在參考透鏡5光軸方向掃描移動(dòng)，差動(dòng)共焦定焦系統(tǒng)10通過(guò)探測(cè)CCD 探測(cè)器a19與CCD探測(cè)器b22的差動(dòng)響應(yīng)信號(hào)的絕對(duì)零點(diǎn)值來(lái)確定參 考透鏡相應(yīng)的焦點(diǎn)位置a7。響應(yīng)信號(hào)如圖4所示，其中I,(z)、 I"z)為 兩CCD探測(cè)器的響應(yīng)信號(hào)，F(xiàn)ES(z)為差動(dòng)響應(yīng)信號(hào)。然后，將被測(cè)透鏡3置入l/4波片14與參考透鏡5之間，并與參 考透鏡5共軸，再次利用差動(dòng)共焦定焦系統(tǒng)10，使反射鏡8沿著平移 臺(tái)a15在參考透鏡5光軸方向掃描移動(dòng)，通過(guò)探測(cè)差動(dòng)響應(yīng)信號(hào)的絕 對(duì)零點(diǎn)值來(lái)確定因置入被測(cè)透鏡4而引起的新的焦點(diǎn)位置b9;而后，平移臺(tái)a15中的光柵測(cè)長(zhǎng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)反射鏡8在參考透鏡5光 軸方向移動(dòng)，在反射鏡8移動(dòng)的過(guò)程中，平移臺(tái)a15使用光柵測(cè)長(zhǎng)機(jī) 構(gòu)測(cè)量焦點(diǎn)位置a7與焦點(diǎn)位置b9之間的距離A6;而后，將量塊16置入光路，使其兩側(cè)平面與參考透鏡5光軸垂直， 平移臺(tái)b18通過(guò)連桿17帶動(dòng)量塊16進(jìn)行軸向移動(dòng)，分別觸碰參考透 鏡5與被測(cè)透鏡3。觸碰透鏡表面過(guò)程中量塊16移動(dòng)的距離加上量塊 16的厚度，計(jì)算出被測(cè)透鏡3與參考透鏡5的表面間距d04;而后，由下式計(jì)算被測(cè)透鏡3與參考透鏡5的主平面間距d:<formula>formula see original document page 8</formula>式中已知參數(shù)包括被測(cè)透鏡3的厚度^、折射率 、曲率半徑 、r12，參考透鏡5的焦距/2'、厚度62、折射率"2、曲率半徑^21、 。2。最后，由下式計(jì)算被測(cè)透鏡3的焦距值該實(shí)施例中還通過(guò)焦深壓縮光學(xué)系統(tǒng)1與差動(dòng)共焦定焦系統(tǒng)io配 合工作，使用光瞳濾波技術(shù)壓縮參考透鏡5以及被測(cè)透鏡3與參考透 鏡5組合后的焦深，提高定焦靈敏度。如圖3所示， 一種差動(dòng)共焦組合超長(zhǎng)焦距測(cè)量裝置，包括光源12， 依次放在光源12出射平行光線方向的偏振分光鏡13、 1/4波片14、參 考透鏡5和反射鏡8，還包括放置在偏振分光鏡13反射方向的差動(dòng)共 焦定焦系統(tǒng)，其中反射鏡8、偏振分光鏡13、 1/4波片14將光束反射 至差動(dòng)共焦定焦系統(tǒng)中的分光鏡25;分光鏡25將光線分成兩路，透 射光線經(jīng)過(guò)透鏡b24、針孔b23照明CCD探測(cè)器b22，反射光線經(jīng)過(guò) 透鏡a21、針孔a20照明CCD探測(cè)器al9;反射鏡8置于平移臺(tái)a15 上，并配合差動(dòng)共焦定焦系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)位置a7與焦點(diǎn)位置b9的定焦。量塊16通過(guò)連桿17與平移臺(tái)b18連接，用于測(cè)量被測(cè)透鏡3與 參考透鏡5的表面間距do4;該裝置包括焦深壓縮光學(xué)系統(tǒng)1，用于減小參考透鏡5以及被測(cè) 透鏡3與參考透鏡5組合后的焦深。該裝置包括調(diào)制控制系統(tǒng)ll，用于控制光源12與差動(dòng)共焦定焦系 統(tǒng)IO進(jìn)行調(diào)制與濾波，抑制環(huán)境干擾對(duì)測(cè)量精度的影響。當(dāng)間距dQ=500mm、參考透鏡8的焦距/2'=3000mm、 口徑200mm， 被測(cè)焦距/l-30000mm時(shí)，其焦距測(cè)量誤差為士3.4mm，其相對(duì)測(cè)量誤 差<formula>formula see original document page 9</formula>此實(shí)施例通過(guò)一系列的措施實(shí)現(xiàn)了超長(zhǎng)焦距的高精度測(cè)量，實(shí)現(xiàn) 了差動(dòng)共焦組合超長(zhǎng)焦距測(cè)量方法與裝置，與常規(guī)測(cè)量方法相比，具 有更高的測(cè)量精度。以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作了說(shuō)明，但這些說(shuō)明不 能被理解為限制了本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍由隨附的權(quán)利要 求書限定，任何在本發(fā)明權(quán)利要求基礎(chǔ)上的改動(dòng)都是本發(fā)明的保護(hù)范 圍。
權(quán)利要求
1.差動(dòng)共焦組合超長(zhǎng)焦距測(cè)量方法，其特征在于(a)平行光透過(guò)分光系統(tǒng)(2)，經(jīng)參考透鏡(5)會(huì)聚在焦點(diǎn)位置a(7)，光線再由反射鏡(8)反射后，通過(guò)分光系統(tǒng)(2)反射進(jìn)入差動(dòng)共焦定焦系統(tǒng)(10)，使反射鏡(8)在光軸方向掃描移動(dòng)，差動(dòng)共焦定焦系統(tǒng)(10)通過(guò)探測(cè)差動(dòng)響應(yīng)信號(hào)的絕對(duì)零點(diǎn)值來(lái)確定參考透鏡(5)相應(yīng)的焦點(diǎn)位置a(7)；(b)將被測(cè)透鏡(3)置入分光系統(tǒng)(2)與參考透鏡(5)之間，并與參考透鏡(5)共軸，再次利用差動(dòng)共焦定焦系統(tǒng)(10)，通過(guò)探測(cè)差動(dòng)響應(yīng)信號(hào)的絕對(duì)零點(diǎn)值來(lái)確定因置入被測(cè)透鏡(4)而引起的新的焦點(diǎn)位置b(9)；(c)測(cè)量焦點(diǎn)位置a(7)與焦點(diǎn)位置b(9)之間的距離Δ(6)；(d)測(cè)量被測(cè)透鏡(3)與參考透鏡(5)的間距d0(4)；(e)由下式計(jì)算被測(cè)透鏡(3)與參考透鏡(5)的主平面間距d<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>d</mi><mo>=</mo><msub> <mi>d</mi> <mn>0</mn></msub><mo>+</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>r</mi> <mn>12</mn></msub><msub> <mi>b</mi> <mn>1</mn></msub> </mrow> <mrow><msub> <mi>n</mi> <mn>1</mn></msub><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>r</mi><mn>12</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>r</mi><mn>11</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>n</mi><mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><msub> <mi>b</mi> <mn>1</mn></msub> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>r</mi> <mn>21</mn></msub><msub> <mi>b</mi> <mn>2</mn></msub> </mrow> <mrow><msub> <mi>n</mi> <mn>2</mn></msub><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>r</mi><mn>22</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>r</mi><mn>21</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>n</mi><mn>2</mn> </msub> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><msub> <mi>b</mi> <mn>2</mn></msub> </mrow></mfrac> </mrow>]]></math></maths>已知參數(shù)包括被測(cè)透鏡(3)的厚度b1、折射率n1、曲率半徑r11、r12，參考透鏡(5)的焦距f2′、厚度b2、折射率n2、曲率半徑r21、r22；(f)由下式計(jì)算被測(cè)透鏡(3)的焦距值<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><msup> <msub><mi>f</mi><mn>1</mn> </msub> <mo>′</mo></msup><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mn>1</mn><mo>-</mo><mfrac> <mi>d</mi> <msup><msub> <mi>d</mi> <mn>2</mn></msub><mo>′</mo> </msup></mfrac><mo>+</mo><mfrac> <mi>d</mi> <mrow><msup> <msub><mi>d</mi><mn>2</mn> </msub> <mo>′</mo></msup><mo>-</mo><mi>Δ</mi> </mrow></mfrac> </mrow> <mrow><mfrac> <mn>1</mn> <mrow><msup> <msub><mi>f</mi><mn>2</mn> </msub> <mo>′</mo></msup><mo>-</mo><mi>Δ</mi> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mfrac> <mn>1</mn> <msup><msub> <mi>f</mi> <mn>2</mn></msub><mo>′</mo> </msup></mfrac> </mrow></mfrac><mo>.</mo> </mrow>]]></math></maths>
2. 根據(jù)權(quán)利1所述的差動(dòng)共焦組合超長(zhǎng)焦距測(cè)量方法，其特征 在于還可以通過(guò)焦深壓縮光學(xué)系統(tǒng)(1)與差動(dòng)共焦定焦系統(tǒng)(10)配合工作，使用光瞳濾波技術(shù)壓縮參考透鏡(5)以及被測(cè)透鏡(3)與參考透 鏡(5)組合后的焦深，提高定焦靈敏度。
3. 根據(jù)權(quán)利1所述的差動(dòng)共焦組合超長(zhǎng)焦距測(cè)量方法，其特征 在于所述的被測(cè)透鏡可置于參考透鏡(5)前，也可置于參考透鏡(5) 后。
4. 差動(dòng)共焦組合透鏡超長(zhǎng)焦距測(cè)量裝置，包括光源(12)，其特征 在于還包括分光系統(tǒng)(2)、參考透鏡(5)、反射鏡(8)、差動(dòng)共焦定焦系統(tǒng)(10);其中分光系統(tǒng)(2)、參考透鏡(5)和反射鏡(8)依次放在光源 (12)出射光線方向，差動(dòng)共焦定焦系統(tǒng)(10)放置在分光系統(tǒng)(2)反射方 向，反射鏡(8)與分光系統(tǒng)(2)將光束反射至差動(dòng)共焦定焦系統(tǒng)(10)，并 配合差動(dòng)共焦定焦系統(tǒng)(10)實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)位置a(7)與焦點(diǎn)位置b(9)的定焦。
5. 根據(jù)權(quán)利4所述的差動(dòng)共焦組合超長(zhǎng)焦距測(cè)量裝置，其特征 在于還可以包括焦深壓縮光學(xué)系統(tǒng)(l)，用于減小參考透鏡(5)以及 被測(cè)透鏡(3)與參考透鏡(5)組合后的焦深。
6. 根據(jù)權(quán)利4所述的差動(dòng)共焦組合超長(zhǎng)焦距測(cè)量裝置，其特征 在于還可以包括調(diào)制控制系統(tǒng)(ll)，用于控制光源(12)與差動(dòng)共焦 定焦系統(tǒng)(10)進(jìn)行調(diào)制與濾波，抑制環(huán)境干擾對(duì)測(cè)量精度的影響。
全文摘要
本發(fā)明屬于光學(xué)精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種差動(dòng)共焦組合透鏡超長(zhǎng)焦距測(cè)量方法與裝置，該方法首先通過(guò)差動(dòng)共焦定焦原理分別確定參考透鏡焦點(diǎn)和被測(cè)透鏡與參考透鏡組合的焦點(diǎn)位置，然后測(cè)量?jī)山裹c(diǎn)間的距離Δ和兩透鏡的間距d<sub>0</sub>，代入公式計(jì)算被測(cè)透鏡的焦距值，同時(shí)測(cè)量過(guò)程中還可以通過(guò)光瞳濾波技術(shù)提高焦距測(cè)量靈敏度。本發(fā)明首次提出利用差動(dòng)共焦響應(yīng)曲線過(guò)零點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)顯微物鏡焦點(diǎn)的特性實(shí)現(xiàn)精確定焦，將差動(dòng)共焦顯微原理擴(kuò)展到超長(zhǎng)焦距測(cè)量領(lǐng)域，形成差動(dòng)共焦定焦原理。本發(fā)明融合了差動(dòng)共焦定焦原理與組合透鏡法，具有測(cè)量精度高、抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可用于超長(zhǎng)焦距透鏡的檢測(cè)與光學(xué)系統(tǒng)裝配過(guò)程中的高精度焦距測(cè)量。
文檔編號(hào)G01M11/02GK101403650SQ20081022696
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者孫若端, 沙定國(guó), 趙維謙, 邱麗榮 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)