光学测试第一章4节.pptVIP

第一章基本光学测量技术 第三节 焦距和顶焦距的测量 §3 焦距和顶焦距的测量 由于科学技术的相互渗透，现代光学仪器已是光、机、电的装置，而透镜作为光学仪器的基本单元，组成各种物镜和光学系统，不仅用于目视成像系统，而且在光电、电视摄像、遥感等诸多技术中，已作为图像或能量的转换器广泛使用。 转换过程的放大、聚焦作用，主要取决于光学系统的焦距。光学系统和透镜的重要参数----焦距迄今已有多种行之有效的测量方法。 以几何光学成像理论为基础的测量方法： §3 焦距和顶焦距的测量 以几何光学成像理论为基础的测量方法： 1、放大率法----是以几何光学原理为基础的最基本的测量 焦距和顶焦距的方法。 2、自准直法和附加透镜法----为了提高测量正负透镜顶焦 距和焦距的精度。 3、精密测角法----当对较大口径光学系统或透镜的焦距要 求很准确。 4、附加接筒法----对于短焦距（如显微物镜的焦距）。 5、固定共轭距离法、附加已知焦距透镜法、反转法 有时也会用到。 §3 焦距和顶焦距的测量 基于物理光学原理的一些测量焦距的新方法。 1、光栅法测量透镜焦距。 2、激光散斑法测量透镜焦距。 3、莫尔条纹同向法测量透镜焦距。 本节中主要介绍放大率法测量焦距和顶焦距，这是目前在 生产中最常用的测量透镜焦距的方法，因为它可以在光具座 上实现，所需设备简单，测量操作比较方便，测量准确度较 高。另外还将介绍一种现代光学研究中常用的光栅法测量透 镜焦距，这是方法可在全息和信息处理实验装置上测量焦 距，而且具有较高的准确度。 §3 焦距和顶焦距的测量 不管采用那种方法，为了达到预期的测量精度，都要 注意以下几点： （1）平行光管、被测透镜和观测系统三者的光轴基本重合； （2）通过被测透镜的光束尽可能充满被测透镜的有效孔径。 观测系统也尽可能不切割被测透镜的成像光束； （3）平行光管焦距最好为被测透镜焦距的2-5倍； （4）测量时，最好按被测透镜实际工作状况安排测量光路。 例如作望远物镜用的双胶合透镜，若工作时是它的正透镜对 向无限远物体，测量时就应使它的正透镜对向平行光管或前 置镜。如果反了，就会像差增大而影响测量结果。 §3 焦距和顶焦距的测量 （5）测量焦距时所用的分划板往往刻有成对的刻线，安置 分划板时，应使光轴通过这些成对刻线的对称中心。最外面 一对刻线的间距应远小于平行光管的有效视场范围。否则轴 外像差将严重影响测量结果。 （6）如果测量时观测系统的出瞳直径等于或大于2mm，则调 焦时不仅要成像清晰，而且有无视差。 §3 焦距和顶焦距的测量  一、放大率法 放大率法是目前最常用的方法，这种方法主要用于测量望 远物镜、照相物镜和目镜的焦距和顶焦距，也可以用于生产 中检验正、负透镜的焦距和顶焦距。 （一）测量原理 被测透镜位于平行光管物镜前，平行光管物镜焦面上的分 划板的一对刻线就成像在被测物镜的焦面上。这一对刻线的 间距 和它的像的间距 与平行光管物镜焦距 和被测透镜 焦距 的关系： 而： §3 焦距和顶焦距的测量 一、放大率法 所以： 式中 和 是可以预先准确测定的。只要测出刻线像的间距 再乘以已知系数 ，即可得到被测透镜焦距 。 §3 焦距和顶焦距的测量 一、放大率法 负透镜焦距的测量，其光路如图所示，焦距计算公式为： 注意：由于负透镜成虚像，用测量显微镜观测这个像时，显 微镜的工作距离必须大于负透镜的焦距，否则看不到刻线像。 §3 焦距和顶焦距的测量 一、放大率法 （二）用GXY-08A型光具座测量的测试技术 以焦距210mm、相对孔径1/4.5的照相物镜为例说明其主要测 试技术。 照相物镜装在透镜夹持架上，它工作时的物方对向平行光 管，并注意不要使其光轴倾斜。平行光管用玻罗分划板，它 上面的4对刻线的间距分别为30mm、12mm、6mm、3mm。调好 它的伸缩筒的零位。 根据被测物镜焦距的名义值210mm（也可以是粗略估计值） 可知最外一对刻线在被测物镜焦面上的间距约为5mm，小于 目镜测微器的测量范围，因此测量显微镜可以选用 显微 物镜，其工作距离约为190mm。 §3 焦距和顶焦距的测量 一、放大率法 （二）用GXY-08A型光具座测量的测试技术 轴向移动透镜夹持器，用一张描图纸承接被测物镜焦面上 的刻线像，当清晰的像距离显微物镜约190mm时，固紧夹持 器底座，在用显微镜对刻线像小量调焦，以看到清晰无视差 的刻线像为准，这时显微镜已调焦在被测物镜的后焦面上。 上下和横向移动显微镜使刻线像成像在视场中央，再绕 自身光轴转动显微镜，使目镜测微器活动分划板的竖线与刻 线像平行。 用目镜测微器测出某对刻线像 的间距