專利名稱：單光譜大口徑長焦距透鏡的焦距測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬光學領域，涉及一種透鏡焦距測試裝置，尤其涉及單光譜大口徑長焦距透鏡的焦距測量裝置。
背景技術：
隨著神光III主機裝置大科學工程的深入發展，神光III主機裝置中大口徑長焦距光學元件大量應用，大口徑光學元件焦距的加工質量，直接影響著各部分光路的對接及對接后整個激光光束傳輸質量。因此，大口徑長焦距光學元件焦距的測量十分重要。目前在對大口徑長焦距光學元件的焦距進行測量時，常用方法有三種:放大率法、精密測角法與自準直法。放大率法要求使用平行光管，平行光管的有效通光口徑要大于被測光學系統的通光口徑，且平行光管的焦距要大于被測光學元件的2 5倍。在神光III主機裝置中部分光學元件焦距已達到20m以上，研制大口徑長焦距的平行光管耗時耗力，且造價十分昂貴。精密測角法需要在被測透鏡焦面上放置分劃板，由經緯儀測量刻線對應的角度。神光III主機裝置中，光學元件一般都工作在紅外或紫外波段，且單個透鏡很難成完善像，焦面位置確定困難，常規的光電經緯儀不能直接測量。自準直法一般采用有經驗的測試人員通過觀測刀口上的近軸陰影圖，進而確定被測透鏡的焦距，此方法對測試人員的要求較高，且僅適用于可見光波段。

發明內容
為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本發明提供了一種可對大口徑長焦距光學元件的焦距進行準確測試、測量精度高、適用范圍廣以及自動化程度高的單光譜大口徑長焦距透鏡的焦距測量裝置。本發明的技術解決方案是:本發明提供了一種單光譜大口徑長焦距透鏡的焦距測量裝置，其特殊之處在于:所述單光譜大口徑長焦距透鏡的焦距測量裝置包括激光器、分光鏡、球面反射鏡、遮光罩、平面反射鏡以及探測處理系統；所述分光鏡置于激光器的出射光路上并將入射激光分為透射光與反射光；所述平面反射鏡置于經分光鏡的透射光路上，所述平面反射鏡將透射光反射經被測透鏡透過后由分光鏡反射至探測處理系統；所述球面反射鏡置于經分光鏡的反射光路上，所述球面反射鏡將反射光反射至分光鏡并由分光鏡透射至探測處理系統；所述遮光罩置于球面反射鏡與分光鏡之間。上述激光器是光纖激光器，或一般激光器經耦合將激光耦入光纖，使輸出激光為光纖點源。上述探測處理系統包括中繼放大鏡、用于采集經過中繼放大鏡后的光強信息的CCD探測器、采集控制計算機以及用于監視平面反射鏡的角度信息的自準直平行光管；所述平面反射鏡將透射光反射經被測透鏡透過后至分光鏡并由分光鏡反射，與所述標準球面反射鏡將反射光反射至分光鏡并由分光鏡透射，兩波面干涉，產生干涉條紋；所述自準直平行光管以及CCD探測器分別與采集控制計算機連接。上述探測處理系統還包括電控平移臺；所述中繼放大鏡以及CXD探測器置于電控平移臺上；所述采集控制計算機與電控平移臺連接，通過電控平移臺的移動，使CCD探測器采集到清晰的圖像。上述球面反射鏡是在定焦時可提供標準球面波的標準球面反射鏡，通過標準球面反射鏡的反射，可使光纖點源成標準會聚球面波，與平面反射鏡反射后經被測透鏡的球面波產生干涉，可準確確定焦面，定焦精度可達到微米量級本發明的優點是:本發明提供了一種單光譜大口徑長焦距透鏡的焦距測量裝置，該裝置利用激光器、分光鏡、自準直平行光管、平面反射鏡、標準球面反射鏡、中繼放大鏡、電控平移臺和CCD探測器組合，采用自準直法與精密測角法的測焦優點相結合，準確測量焦距10米以上的透鏡焦距；采用CCD探測器測試干涉條紋找焦面，優于一般自準直法中采用的刀口陰影圖找焦面，焦面位置的準確性可達到微米量級，同時可測試出被測透鏡的透射波前；利用自準直平行光管測試平面鏡旋轉角度，比精密測角法中采用測角轉臺精度更高，更經濟；利用CCD探測器可對近紅外、可見光及紫外工作波段的單光譜透鏡進行測試，同時此方法也適合對光學系統焦距的測試，測量適用范圍更廣。采用本發明所提供的裝置，被測透鏡的焦距測量結果置信度高，自動化程度高，適合批量化測試，使用非常方便。


圖1是本發明所提供的大口徑長焦距透鏡焦距的測量裝置的結構示意圖；其中:1-激光器；2_分光鏡；3_球面反射鏡；4_遮光罩；5-中繼放大鏡；6_(XD探測器；7-電控平移臺；8_采集控制計算機；9_自準直平行光管；10_平面反射鏡；11_被測透鏡。
具體實施例方式參見圖1，本發明提供了 一種單光譜大口徑長焦距透鏡的焦距測量裝置，該裝置包括激光器1、分光鏡2、球面反射鏡3、遮光罩4、平面反射鏡10以及探測處理系統；分光鏡2置于激光器I的出射光路上并將入射激光分為透射光以及反射光；平面反射鏡10置于經分光鏡2的透射光路上，平面反射鏡10將透射光反射經被測透鏡11透過后至分光鏡2并由分光鏡2反射至探測處理系統；球面反射鏡3置于經分光鏡2的反射光路上，球面反射鏡3將反射光反射至分光鏡2并由分光鏡4透射至探測處理系統；遮光罩4置于球面反射鏡3與分光鏡2之間,球面反射鏡3是標準球面反射鏡。激光器I可以是光纖激光器或一般激光器經稱合將激光稱入光纖，使輸出激光為光纖點源。探測處理系統包括中繼放大鏡5、CXD探測器6、采集控制計算機8以及自準直平行光管9 ;平面反射鏡10將透射光反射經被測透鏡11透過后至分光鏡2并由分光鏡2反射與球面反射鏡3將反射光反射至分光鏡2，兩波面干涉，產生干涉條紋；自準直平行光管9通過采集控制計算機8采集平面反射鏡的旋轉角度；CCD探測器6采集經過中繼放大鏡5后的干涉條紋。探測處理系統還包括電控平移臺7 ;中繼放大鏡5以及CXD探測器6置于電控平移臺7上；采集控制計算機8與電控平移臺7連接。本發明在具體工作時，首先將被測透鏡11置于分光鏡2與平面反射鏡10之間，開啟激光器1，通過分光鏡2，將激光分成兩束:一束光透過分光鏡2與被測透鏡11，經平面反射鏡10反回，再經分光鏡2反射，會聚于中繼放大鏡5前；另一束光通過分光鏡2反射，經球面反射鏡3反回，經分光鏡2透射，也匯聚于中繼放大鏡5前。通過調整平面反射鏡10的姿態及被測透鏡11至分光鏡2的距離，直到CCD探測器6可采集到清晰的干涉條紋為止，此時，像面已調整到位。將遮光罩4移入分光鏡2與球面反射鏡3之間，干涉條紋消失，在水平方向旋轉平面反射鏡10，由自準直平行光管9監視平面反射鏡10的旋轉角度，同時由CCD探測器6監視光斑移動的距離，由采集控制計算機8采集平面反射鏡10旋轉角度信息與光斑移動距離信息，通過精密測角法計算透鏡焦距。
權利要求
1.一種單光譜大口徑長焦距透鏡的焦距測量裝置，其特征在于:所述單光譜大口徑長焦距透鏡的焦距測量裝置包括激光器、分光鏡、球面反射鏡、用于在定焦面時移出光路以及在測焦距時移入光路的遮光罩、平面反射鏡以及探測處理系統；所述分光鏡置于激光器的出射光路上并將入射激光分為透射光以及反射光；所述平面反射鏡置于經分光鏡的透射光路上，所述平面反射鏡將透射光反射經被測透鏡透射后至分光鏡并由分光鏡反射至探測處理系統；所述球面反射鏡置于經分光鏡的反射光路上，所述球面反射鏡將反射光反射至分光鏡并由分光鏡透射至探測處理系統；所述遮光罩置于球面反射鏡與分光鏡之間。
2.根據權利要求1所述的單光譜大口徑長焦距透鏡的焦距測量裝置，其特征在于:所述探測處理系統包括中繼放大鏡、CCD探測器、采集控制計算機以及用于監視平面反射鏡的角度信息的自準直平行光管；所述中繼放大鏡置于經所述平面反射鏡將透射光反射經被測透鏡透射后至分光鏡并由分光鏡反射的反射光路以及經所述球面反射鏡將反射光反射至分光鏡并由分光鏡透射的透射光路上；所述自準直平行光管以及CCD探測器分別與采集控制計算機連接；所述CCD探測器采集經過中繼放大鏡后的光強信息。
3.根據權利要求2所述的單光譜大口徑長焦距透鏡的焦距測量裝置，其特征在于:所述探測處理系統還包括電控平移臺；所述中繼放大鏡以及CCD探測器置于電控平移臺上；所述采集控制計算機與電控平移臺連接。
4.根據權利要求2所述的單光譜大口徑長焦距透鏡的焦距測量裝置，其特征在于:所述球面反射鏡是在定焦時可提供標準球面波的標準球面反射鏡。
5.根據權利要求1-4任一權利要求所述的單光譜大口徑長焦距透鏡的焦距測量裝置，其特征在于:所述激光器是光纖激光器。
全文摘要
本發明涉及一種單光譜大口徑長焦距透鏡的焦距測量裝置，該裝置包括激光器、分光鏡、球面反射鏡、遮光罩、平面反射鏡以及探測處理系統；分光鏡置于激光器的出射光路上并將入射激光分為透射光與反射光；平面反射鏡置于經分光鏡的透射光路上，平面反射鏡將透射光反射經被測透鏡透過后由分光鏡反射至探測處理系統；球面反射鏡置于經分光鏡的反射光路上，球面反射鏡將反射光反射至分光鏡并由分光鏡透射至探測處理系統；遮光罩置于球面反射鏡與分光鏡之間。本發明提供了一種可對大口徑長焦距光學元件的焦距進行準確測試、測量精度高、適用范圍廣以及自動化程度高的單光譜大口徑長焦距透鏡的焦距測量裝置。
文檔編號G01M11/02GK103105283SQ201110361260
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者陳永權, 段亞軒, 趙建科, 李坤, 胡丹丹 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所