专利名称：一种提高长焦距平行光管焦距检测精度的方法
技术领域：
本发明属于光学检测技术领域，涉及的一种用于提高长焦距平行光管焦距检测精 度的方法。
背景技术：
焦距是确定光学系统物象关系的重要参量，它可确定物体经光学系统所成像的位 置、大小、正倒与虚实等特性，光学系统在使用前应测量其焦距值。常用的方法有放大率法、 附加透镜法、附加接筒法和精密测角法。长焦距平行光管是光学系统的一种，长焦距平行光 管焦距的检测常用方法是精密测角法。与本发明最为接近的已有技术是中科院长春光机所 采用精密测角法测量焦距的方法。首先，要建立一套长焦距平行光管焦距测试装置系统，采用的精密测角法测量长 焦距平行光管焦距的测试装置摆放位置示意图如图1所示，包括分划板1、待检的长焦距 平行光管2、经纬仪3，上述设备按照从左到右依次放置在光学平台4上；分划板1上的刻 线要事先精密测试，经纬仪3选用瑞士徕卡公司生产的TDA5005型经纬仪，测试应在温度 200C 士3°C，湿度40% 70%，温湿度可控的光学检测实验室进行；其次，调整分划板1的位置，先以自准直法，将分划板1精确的调到待检的长焦距 平行光管2的焦面上。在待检的长焦距平行光管2前方安放经纬仪3，调平经纬仪3，瞄准 长焦距平行光管2焦面，并对分划板1调焦使分划板1的像清晰地成在经纬仪3的分划面 上；第三，进行测试，转动经纬仪3，使经纬仪3分划竖线对准分划板1上刻线A的像， 读取度盘的第一次角度读数；再转动经纬仪3，使经纬仪3的竖线对准分划板1上刻线B的 像，读取度盘的第二次角度读数；两次读数之差即为所测角的2ω值；第四，数据处理，将已知的刻划间隔2y值与测得的2ω值带入焦距计算公式f'= y/tgco即可求得焦距值。该公式不是智力活动原则公式，是解决光学系统重要技术参数公 式，在很多教科书上都有介绍。此方法存在的主要问题是由于长焦距平行光管2的焦距远远大于经纬仪3的焦 距，用经纬仪3瞄准时，分划板1的刻线像很细，降低了瞄准精度，该方法中经纬仪3的测角 标准差σ ω = 2〃 ；分划间隔AB的测量标准差oy = 0. OOlmm ；当2ω = Γ，对长焦距平 行光管焦距的相对测量误差/f'为千分之一，测量精度较低，不能满足某些实际工作 的需要。
发明内容
为了克服已有技术存在的缺陷，本发明的目的是为了提高对长焦距平行光管焦距的检测精度。为此特设计一种对长焦距平行光管焦距的检测方法。本发明要解决的技术问题是提供一种提高长焦距平行光管焦距检测精度的方法。解决技术问题的技术方案首先，要建立一套长焦距平行光管焦距测试装置系统，该测试装置系统摆放位置示意图如图2所示，包括自准直经纬仪5、待检的长焦距平行光管 6、分划板7、读数显微镜8、摄像机9和显示器10，将上述设备自右至左依次放置在光学平 台11上；自准直经纬仪5应位于待检的长焦距平行光管6的通光孔径之内，分划板7要安 放到待检的长焦距平行光管6的焦面位置，读数显微镜8和摄像机9同轴，摄像机9通过数 据线与监视器10连接；读数显微镜8瞄准分划板7上的刻线A或B，分划板7上的刻线A、 B间的距离要事先精密测试，自准直经纬仪5选用瑞士徕卡公司TM5100A型自准直经纬仪， 测试应在温度20°C 士3°C，湿度40% 70%，温湿度可控的光学检测实验室进行；其次，调整分划板7的位置，先以自准直法，将分划板7上的刻线A、B精确的调到 待检的长焦距平行光管6的焦面上，在待检的长焦距平行光管6前方安放自准直经纬仪5， 调平自准直经纬仪5，瞄准长焦距平行光管6焦面，并对分划板7调焦使分划板7上的刻线 A和B的像清晰地成在自准直经纬仪5的分划面上；第三，进行测试，打开自准直经纬仪5的自准直灯光源，利用读数显微镜8和摄像 机9，在显示器10上观察分划板7的刻线A和自准直经纬仪5的亮十字丝是否对准，如果没 有对准，再转动自准直经纬仪5，使自准直经纬仪5的亮十字丝对准分划板7的刻线A，读取 度盘的第一次角度读数；转动自准直经纬仪5，平移读数显微镜8和摄像机9，在显示器10 上观察分划板7的刻线B和自准直经纬仪5的亮十字丝是否对准，如果没有对准，再转动自 准直经纬仪5，使自准直经纬仪5的亮十字丝对准分划板7的刻线B，读取度盘的第二次角 度读数。两次读数之差即为所测角的2 值；第四，数据处理，将已知的A和B的刻划间隔2y值与测得的2 值带入焦距计算 公式f' =y/tg 即可求得焦距值。工作原理说明本方法的工作原理示意图如图2所示，在待检的长焦距平行光管6 焦面处放置分划板7，在待检的长焦距平行光管6出口处放置自准直经纬仪5，通过读数显 微镜8、摄像机9和显示器10在长焦距平行光管6焦面处对分划板7的刻线A与B和自准 直经纬仪5的亮十字丝进行两次瞄准，测得间隔为2y的分划板7对待检的长焦距平行光管 6主点的张角2 ，则待检的长焦距平行光管6的焦距f ‘ = y/tg 。本发明的积极效果本发明的优点在于使用自准直经纬仪5，采用在长焦距平行 光管6焦面分划板7处利用读数显微镜8和摄像机9及显示器10对分划板7刻线和自准 直经纬仪5的亮十字丝进行瞄准，利用自准直经纬仪5读取角度值，与已有技术相比，原有 技术在经纬仪3视场内对分划板1的刻线A和B进行瞄准，本发明是从另一个方向瞄准，利 用读数显微镜8和摄像机9对分划板7上的刻线A和B进行瞄准，改变了瞄准方式，提高了 瞄准精度，可以使瞄准精度提高4倍。即自准直经纬仪5的测角标准差ou=0.5"；分划 间隔AB的测量标准差o y = 0. 001mm ；当2 = 1°，采用新的瞄准方法后长焦距平行光管 6焦距的相对测量误差/f'为万分之三。这样可以使长焦距平行光管6焦距的测量精 度提高3倍。提高了长焦距平行光管焦距的检测精度，本发明方法也可以适用于其它长焦距光 学系统的焦距检测。
图1是已有技术采用的精密测角法测量长焦距平行光管焦距的测量装置摆放位置示意图；图2是本发明的对长焦距平行光管焦距测试装置摆放位置示意图。
具体实施例方式本发明按解决技术问题的技术方案步骤去实施。在建立的测试装置系统中，分划 板7采用孝感华中光电仪器有限公司生产的XGJ型500光距座配套的分划板，自准直经纬 仪5选用瑞士徕卡公司TM5100A型自准直经纬仪，读数显微镜8是由孝感华中光电仪器有 限公司生产的XGJ-4/03型显微镜，物镜放大倍率4倍，目镜放大倍率10倍，摄像机9选用 日本computar公司的M1614-MP镜头；显示器10选用韩国三星公司SMC-152F型15寸纯平 显示器；测试应在温度20°C 士3°C，湿度40% 70%，温湿度可控的光学检测实验室进行。上述测试条件满足后，调整分划板7的位置，先以自准直法，将分划板7上的刻线 A、B精确的调到待检的长焦距平行光管6的焦面上。在待检的长焦距平行光管6前方安放 自准直经纬仪5，调平自准直经纬仪5，瞄准长焦距平行光管6焦面，并对分划板7调焦使分 划板7上的刻线A、B的像清晰地成在自准直经纬仪5的分划面上。接着，打开自准直经纬仪5的自准直灯光源，利用读数显微镜8和摄像机9，在显 示器10上观察分划板7的刻线A和自准直经纬仪5的亮十字丝是否对准，如果没有对准， 再转动自准直经纬仪5，使自准直经纬仪5的亮十字丝对准分划板7的刻线A，读取度盘的 第一次角度读数；转动自准直经纬仪5，平移读数显微镜8和摄像机9，在显示器10上观察 分划板7的刻线B和自准直经纬仪5的亮十字丝是否对准，如果没有对准，再转动自准直经 纬仪5，使自准直经纬仪5的亮十字丝对准分划板7的刻线B，读取度盘的第二次角度读数。 两次读数之差即为所测角的2 值。在对刻线A、B和自准直经纬仪5的亮十字丝进行瞄准 时，采用多次瞄准取平均值的方法，可以提高角度瞄准精度。最后，将已知的刻划间隔2y值与测得的2 值带入前述焦距计算公式f' = y/ tg 即可求得焦距值。
权利要求
一种提高长焦距平行光管焦距检测精度的方法，是通过建立一套长焦距平行光管焦距测试装置系统实现的；其特征在于首先，要建立一套长焦距平行光管焦距测试装置系统，包括自准直经纬仪(5)、待检的长焦距平行光管(6)、分划板(7)、读数显微镜(8)、摄像机(9)和显示器(10)，将上述设备自右至左依次放置在光学平台(11)上；自准直经纬仪(5)应位于待检的长焦距平行光管(6)的通光孔径之内，分划板(7)要安放到待检的长焦距平行光管(6)的焦面位置，读数显微镜(8)和摄像机(9)同轴，摄像机(9)通过数据线与监视器(10)连接；读数显微镜(8)瞄准分划板(7)上的刻线A或B，分划板(7)上的刻线A、B间的距离要事先精密测试，测试应在温度20℃±3℃，湿度40％～70％，温湿度可控的光学检测实验室进行；其次，调整分划板(7)的位置，用自准直法，将分划板(7)上的刻线A、B精确的调到待检长焦距平行光管(6)的焦面上，在待检长焦距平行光管(6)前方安放自准直经纬仪(5)，调平自准直经纬仪(5)，瞄准长焦距平行光管(6)焦面，并对分划板(7)调焦使分划板(7)上的刻线A和B的像清晰地成在自准直经纬仪(5)的分划面上；第三，进行测试，打开自准直经纬仪(5)的自准直灯光源，利用读数显微镜(8)和摄像机(9)，在显示器(10)上观察分划板(7)的刻线A和自准直经纬仪(5)的亮十字丝是否对准，如果没有对准，再转动自准直经纬仪(5)，使自准直经纬仪(5)的亮十字丝对准分划板(7)的刻线A，读取度盘的第一次角度读数；转动自准直经纬仪(5)，平移读数显微镜(8)和摄像机(9)，在显示器(10)上观察分划板(7)的刻线B和自准直经纬仪(5)的亮十字丝是否对准，如果没有对准，再转动自准直经纬仪(5)，使自准直经纬仪(5)的亮十字丝对准分划板(7)的刻线B，读取度盘的第二次角度读数。两次读数之差即为所测角的2ω值；第四，数据处理，将已知的A和B的刻划间隔2y值与测得的2ω值带入焦距计算公式f′＝y/tgω即可求得焦距值。
全文摘要
一种提高长焦距平行光管焦距检测精度的方法，属于光学检测技术领域，涉及的平行光管焦距检测的方法。要解决的技术问题是提供一种提高长焦距平行光管焦距检测精度的方法。解决技术问题的技术方案首先，要建立一套长焦距平行光管焦距测试装置系统；其次，调整分划板的位置；第三，进行测试；第四，数据处理。改变了瞄准方式，提高了瞄准精度，这样可以使长焦距平行光管焦距的测量精度提高3倍，本发明方法也可以适用于其它长焦距光学系统的焦距检测。
文档编号G01M11/02GK101852677SQ20101017946
公开日2010年10月6日 申请日期2010年5月24日 优先权日2010年5月24日
发明者吴国栋 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所