专利名称：一种用于测量透镜焦距的装置及方法
技术领域：
本发明涉及透镜焦距的测量，适用于透镜任意波长的焦距测量。
背景技术：
目前传统的测量方法是参照图1所示，光源1输出激光经过扩束系统2，变成大口径的平行光照射到透镜3上会聚于其后某点，用CCD模块(电荷耦合元件)4接收并前后移动CCD模块4，像点最小的点即为焦点，测量该点与透镜3间的距离f，即为该透镜的焦距。但是将经过扩束系统2的激光调成平行光入射透镜3是一件很困难的事情，没有特定的标准判断入射激光是否平行，其平行性直接影响到透镜3焦距测量的准确性。这给透镜焦距的测量带来极大的误差。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种用于测量透镜焦距的装置及方法，旨在减少透镜焦距测量的误差，大大提高了准确性，简化操作步骤。本发明提供的一种用于测量透镜焦距的装置，包括光源模块、反射模块和接收模块，其中，所述光源模块的输出光路上依次设置待测透镜和所述反射模块，所述光源模块的出光面与所述接收模块的接收面共面，光源模块的输出光经所述待测透镜和所述反射模块的透反后成为会聚光束，并由所述接收模块接收。优选地，所述入射光的光轴与所述反射模块的反射面之间不垂直。优选地，所述入射光的光轴与所述反射模块的反射面之间的夹角为3至5度。优选地，所述用于测量透镜焦距的装置还包括判断模块，用于判断所述接收模块上光斑的大小。优选地，所述用于测量透镜焦距的装置还包括测量模块，用于测量接收模块到所述待测透镜的距离。优选地，所述反射模块包括平面反射镜。优选地，所述接收模块包括CXD模块。优选地，所述光源模块的输出光透过待测透镜的中心。本发明还涉及一种测量透镜焦距的方法，所述用于测量透镜焦距的装置，包括光源模块、反射模块和接收模块，其中，所述光源模块的输出光路上依次设置待测透镜和所述反射模块，所述光源模块的出光面与所述接收模块的接收面共面，光源模块的输出光经所述待测透镜和所述反射模块的透反后成为会聚光束，并由所述接收模块接收；所述测量方法包括第一步调整光源模块，使所述光源模块的出射光射向待测透镜；第二步调整反射模块和/或接收模块，使所述光源模块的出射光经待测透镜的第一次折射、反射模块的反射及待测透镜的第二次折射后在所述接收模块上形成光斑；
3
第三步调整所述光源模块、接收模块与待测透镜之间的距离，当所述接收模块上所呈现的光斑最小时，所述测量模块测量所述接收模块到所述待测透镜的距离，该距离即为所述待测透镜的焦距。优选地，所述第三步中具体还包括，所述判断模块判断所述接收模块上所呈现的光斑是否达到最小状态。本发明一种用于测量透镜焦距的装置和方法省去了传统方法所用的扩束镜组，从而避免了调节扩束镜组的麻烦和误差，使操作更加简便，增加了反射模块的设置，在测量焦距时可得到了平行度非常高的平行光，大幅度的减小了因平行度带来的测量误差，提高了测量的准确性。
图1为现有技术中测量透镜焦距的装置结构示意图。图2为本发明用于测量透镜焦距的装置一个实施例的结构示意图。图3为本发明测量透镜焦距的方法一个实施例的流程图。本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施例方式下面结合附图及具体实施例就本发明的技术方案做进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。参照图2，展示了本发明一种用于测量透镜焦距的装置，包括光源模块10、反射模块20、和接收模块30，上述光源模块10用于输出光束，在光源模块10输出的光路上依次设置待测透镜40和上述反射模块20，其中，上述光源模块10的出光面与上述接收模块30的接收面共面，上述接收模块30可在该平面内平移。上述光源模块10的输出光经待测透镜 40第一次折射后射向反射模块20 (如图中实线所示)，上述反射模块20将上述光线反射， 再经上述待测透镜40第二次折射后形成会聚光束(如图中虚线所示)，并由上述接收模块 30接收，在上述接收模块30上形成光斑。使用时调整上述光源模块10、接收模块30与上述待测透镜40之间的距离，当呈现在上述接收模块30的接收面上的光斑最小时，上述待测透镜40到上述接收模块30的距离即为上述待测透镜40的焦距。为了使经上述反射模块20反射后的光线(如图中实线所示)与反射前的光线(如图中虚线所示)分离，上述入射光的光轴与所述反射模块20的反射面之间不垂直，且上述入射光的光轴与所述反射模块20的反射面之间的夹角为3至5度。在本实施例中还包括用于判断上述接收模块30上光斑大小的判断模块50。上述判断模块50可以判断上述接收模块30上所呈现的光斑是否达到最小状态，以便测量上述待测透镜40的焦距。在本实施例中还包括用于测量上述接收模块30接收面到上述待测透镜40之间的距离的测量模块60，当上述接收模块30所呈现的光斑最小时，上述测量模块60测量上述接收模块30接收面到上述待测透镜40之间的距离，该距离即为上述待测透镜40的焦距。在本实施例中调整上述光源模块10、接收模块30与待测透镜40之间的距离可以是手动调节，也可以通过机械传动装置(图中未示)调节，机械传动装置与上述判断模块50连接，上述机械传动装置调整上述光源模块10、接收模块30与待测透镜40之间的距离，当上述判断模块50判断上述接收模块30上所呈现的光斑以达到最小状态时，向上述机械传动装置发出一停止指令，上述机械传动装置停止运动。上述反射模块20优选为平面反射镜。上述接收模块30优选为CXD模块。上述光源模块10出光面的大小优选为圆形，圆形出光面的半径优选为微米量级。本发明还涉及基于上述装置的测量透镜焦距的方法，参照图3，本发明测量透镜焦距的方法一个实施例的流程图。上述测量方法包括第一步调整上述光源模块10的出光角度，使上述光源模块10的出射光射向待测透镜40，并且该出射光经过上述待测透镜40的光心；第二步调整上述反射模块20的反射角度(即反射模块20的反射面与入射光的光轴之间的夹角)和/或调整上述接收模块30的空间位置，使上述光源模块10的出射光经上述待测透镜40的第一次折射、再经上述反射模块20的反射、最后经上述待测透镜40 的第二次折射后在上述接收模块30上形成光斑；第三步调整上述光源模块10、接收模块30与待测透镜40之间的距离，当上述接收模块30上所呈现的光斑最小时，上述测量模块60测量上述接收模块30到上述待测透镜 40的距离，该距离即为上述待测透镜40的焦距。在本实施例中，上述方法的第三步中具体还包括，在调整上述接收模块30与待测透镜40之间的距离的过程中，上述判断模块50判断上述接收模块30上所呈现的光斑是否达到最小状态，当上述判断模块50确定上述接收模块30上所呈现的光斑达到最小状态时， 固定上述接收模块30与待测透镜40的相对位置，上述测量模块60测量上述接收模块30 到上述待测透镜40的距离，该距离即为上述待测透镜40的焦距。所述光源模块10的出光面与所述接收模块30的接收面在调整过程中始终保持共面。上述反射模块20优选为平面反射镜。上述接收模块30优选为CXD模块。上述光源模块10出光面的大小优选为圆形，圆形出光面的半径优选为微米量级。其工作原理为当点光源在透镜的焦平面上时所发出的光线经透镜折射后，可得到平行光。根据光路的可逆性，一束平行光经透镜折射后可会聚在焦平面上。将光源模块10的出光面与接收模块30的接收面置于一个平面内，光源模块10到待测透镜40的距离与接收模块30到待测透镜40的距离相等。由于光源模块10的出光面为微米量级，因此可以将光源模块10看做点光源。当光源模块10的出光面恰在待测透镜 40的焦平面上时，上述光源模块10的出射光射向待测透镜40。该出射光需过待测透镜40 的光心。上述出射光经待测透镜40的第一次折射后，可得到平行度很高的平行光。该平行光经反射模块20反射，该反射模块20为平面反射镜，目的是为了保证反射后的光线仍为平行光。反射模块20的反射面应与入射光的光轴形成夹角，该夹角约为3至5度，该夹角是为了反射后的光线不会沿原路返回，彼此错开。上述经反射模块20反射后的平行光线经待测透镜40的第二次折射后，便会聚在接收模块30上，如果此时接收模块30上所接受的光斑最小，光源模块10的出光面和接收模块30的接收面所在的同一平面恰好与待测透镜40的焦平面重合。于是，可确定接收模块30的接收面(或光源模块10的出光面)到待测透镜40间的距离为该待测透镜40的焦距。当接收模块30所接收的光斑不是最小时，说明此时光源模块10的出光面和接收模块30的接收面没有与待测透镜40的焦平面重合，只有调整接收模块30和光源模块10 共同所在平面与待测透镜40之间的距离，直到接收模块30所接收的光斑最小时，接收模块 30的接收面和光源模块的出光面才与待测透镜40的焦平面重合，确定接收模块30 (或光源模块10)到待测透镜40之间的距离为该待测透镜40的焦距。本发明一种用于测量透镜焦距的装置和方法省去了传统方法所用的扩束镜组，从而避免了调节扩束镜组的麻烦和误差，使操作更加简便，增加了反射模块的设置，在测量焦距时可得到了平行度非常高的平行光，大幅度的减小了因平行度带来的测量误差，提高了测量的准确性。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种用于测量透镜焦距的装置，其特征在于，包括光源模块、反射模块和接收模块， 其中，所述光源模块的输出光路上依次设置待测透镜和所述反射模块，所述光源模块的出光面与所述接收模块的接收面共面，光源模块的输出光依序经过所述待测透镜、所述反射模块以及所述待测透镜后成为会聚光束，并由所述接收模块接收。
2.根据权利要求1所述的用于测量透镜焦距的装置，其特征在于，所述入射光的光轴与所述反射模块的反射面之间不垂直。
3.根据权利要求2所述的用于测量透镜焦距的装置，其特征在于，所述入射光的光轴与所述反射模块的反射面之间的夹角为3至5度。
4.根据权利要求3所述的用于测量透镜焦距的装置，其特征在于，还包括判断模块，用于判断所述接收模块上光斑的大小。
5.根据权利要求4所述的用于测量透镜焦距的装置，其特征在于，还包括测量模块，用于测量接收模块到所述待测透镜的距离。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于测量透镜焦距的装置，其特征在于，所述反射模块包括平面反射镜。
7.根据权利要求1至4所述的用于测量透镜焦距的装置，其特征在于，所述接收模块包括CXD模块。
8.根据权利要求2所述的用于测量透镜焦距的装置，其特征在于，所述光源模块的输出光透过待测透镜的中心。
9.一种测量透镜焦距的方法，其特征在于，所述用于测量透镜焦距的装置，包括光源模块、反射模块和接收模块，其中，所述光源模块的输出光路上依次设置待测透镜和所述反射模块，所述光源模块的出光面与所述接收模块的接收面共面，光源模块的输出光依序经过所述待测透镜、所述反射模块以及所述待测透镜后成为会聚光束，并由所述接收模块接收；所述测量方法包括第一步调整光源模块，使所述光源模块的出射光射向待测透镜；第二步调整反射模块和/或接收模块，使所述光源模块的出射光经待测透镜的第一次折射、反射模块的反射及待测透镜的第二次折射后在所述接收模块上形成光斑；第三步调整所述光源模块、接收模块与待测透镜之间的距离，当所述接收模块上所呈现的光斑最小时，所述测量模块测量所述接收模块到所述待测透镜的距离，该距离即为所述待测透镜的焦距。
10.根据权利要求9所述的测量透镜焦距的方法，其特征在于，所述第三步中具体还包括，所述判断模块判断所述接收模块上所呈现的光斑是否达到最小状态。
11.根据权利要求9所述的测量透镜焦距的方法，其特征在于，所述光源模块的出光面与所述接收模块的接收面在调整过程中一直保持共面。
全文摘要
本发明涉及一种用于测量透镜焦距的装置，包括光源模块、反射模块和接收模块，其中，所述光源模块的输出光路上依次设置待测透镜和所述反射模块，所述光源模块的出光面与所述接收模块的接收面共面，光源模块的输出光经所述待测透镜和所述反射模块的透反后成为会聚光束，并由所述接收模块接收。本发明同时还涉及基于测量透镜焦距装置的透镜焦距测量方法。本发明一种用于测量透镜焦距的装置和方法省去了传统方法所用的扩束镜组，从而避免了调节扩束镜组的麻烦和误差，使操作更加简便，增加了反射模块的设置，在测量焦距时可得到了平行度非常高的平行光，大幅度的减小了因平行度带来的测量误差，提高了测量的准确性。
文档编号G01M11/02GK102564736SQ20111027391
公开日2012年7月11日 申请日期2011年9月15日 优先权日2011年9月15日
发明者唐熊忻, 樊仲维, 邱基斯 申请人:北京国科世纪激光技术有限公司