專(zhuān)利名稱(chēng)：一種提高長(zhǎng)焦距平行光管焦距檢測(cè)精度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及的一種用于提高長(zhǎng)焦距平行光管焦距檢測(cè)精 度的方法。
背景技術(shù)：
焦距是確定光學(xué)系統(tǒng)物象關(guān)系的重要參量，它可確定物體經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)所成像的位 置、大小、正倒與虛實(shí)等特性，光學(xué)系統(tǒng)在使用前應(yīng)測(cè)量其焦距值。常用的方法有放大率法、 附加透鏡法、附加接筒法和精密測(cè)角法。長(zhǎng)焦距平行光管是光學(xué)系統(tǒng)的一種，長(zhǎng)焦距平行光 管焦距的檢測(cè)常用方法是精密測(cè)角法。與本發(fā)明最為接近的已有技術(shù)是中科院長(zhǎng)春光機(jī)所 采用精密測(cè)角法測(cè)量焦距的方法。首先，要建立一套長(zhǎng)焦距平行光管焦距測(cè)試裝置系統(tǒng)，采用的精密測(cè)角法測(cè)量長(zhǎng) 焦距平行光管焦距的測(cè)試裝置擺放位置示意圖如圖1所示，包括分劃板1、待檢的長(zhǎng)焦距 平行光管2、經(jīng)緯儀3，上述設(shè)備按照從左到右依次放置在光學(xué)平臺(tái)4上；分劃板1上的刻 線(xiàn)要事先精密測(cè)試，經(jīng)緯儀3選用瑞士徠卡公司生產(chǎn)的TDA5005型經(jīng)緯儀，測(cè)試應(yīng)在溫度 200C 士3°C，濕度40% 70%，溫濕度可控的光學(xué)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行；其次，調(diào)整分劃板1的位置，先以自準(zhǔn)直法，將分劃板1精確的調(diào)到待檢的長(zhǎng)焦距 平行光管2的焦面上。在待檢的長(zhǎng)焦距平行光管2前方安放經(jīng)緯儀3，調(diào)平經(jīng)緯儀3，瞄準(zhǔn) 長(zhǎng)焦距平行光管2焦面，并對(duì)分劃板1調(diào)焦使分劃板1的像清晰地成在經(jīng)緯儀3的分劃面 上；第三，進(jìn)行測(cè)試，轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)緯儀3，使經(jīng)緯儀3分劃豎線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)分劃板1上刻線(xiàn)A的像， 讀取度盤(pán)的第一次角度讀數(shù)；再轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)緯儀3，使經(jīng)緯儀3的豎線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)分劃板1上刻線(xiàn)B的 像，讀取度盤(pán)的第二次角度讀數(shù)；兩次讀數(shù)之差即為所測(cè)角的2ω值；第四，數(shù)據(jù)處理，將已知的刻劃間隔2y值與測(cè)得的2ω值帶入焦距計(jì)算公式f'= y/tgco即可求得焦距值。該公式不是智力活動(dòng)原則公式，是解決光學(xué)系統(tǒng)重要技術(shù)參數(shù)公 式，在很多教科書(shū)上都有介紹。此方法存在的主要問(wèn)題是由于長(zhǎng)焦距平行光管2的焦距遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于經(jīng)緯儀3的焦 距，用經(jīng)緯儀3瞄準(zhǔn)時(shí)，分劃板1的刻線(xiàn)像很細(xì)，降低了瞄準(zhǔn)精度，該方法中經(jīng)緯儀3的測(cè)角 標(biāo)準(zhǔn)差σ ω = 2〃 ；分劃間隔AB的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差oy = 0. OOlmm ；當(dāng)2ω = Γ，對(duì)長(zhǎng)焦距平 行光管焦距的相對(duì)測(cè)量誤差/f'為千分之一，測(cè)量精度較低，不能滿(mǎn)足某些實(shí)際工作 的需要。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是為了提高對(duì)長(zhǎng)焦距平行光管焦距的檢測(cè)精度。為此特設(shè)計(jì)一種對(duì)長(zhǎng)焦距平行光管焦距的檢測(cè)方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種提高長(zhǎng)焦距平行光管焦距檢測(cè)精度的方法。解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案首先，要建立一套長(zhǎng)焦距平行光管焦距測(cè)試裝置系統(tǒng)，該測(cè)試裝置系統(tǒng)擺放位置示意圖如圖2所示，包括自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5、待檢的長(zhǎng)焦距平行光管 6、分劃板7、讀數(shù)顯微鏡8、攝像機(jī)9和顯示器10，將上述設(shè)備自右至左依次放置在光學(xué)平 臺(tái)11上；自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5應(yīng)位于待檢的長(zhǎng)焦距平行光管6的通光孔徑之內(nèi)，分劃板7要安 放到待檢的長(zhǎng)焦距平行光管6的焦面位置，讀數(shù)顯微鏡8和攝像機(jī)9同軸，攝像機(jī)9通過(guò)數(shù) 據(jù)線(xiàn)與監(jiān)視器10連接；讀數(shù)顯微鏡8瞄準(zhǔn)分劃板7上的刻線(xiàn)A或B，分劃板7上的刻線(xiàn)A、 B間的距離要事先精密測(cè)試，自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5選用瑞士徠卡公司TM5100A型自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀， 測(cè)試應(yīng)在溫度20°C 士3°C，濕度40% 70%，溫濕度可控的光學(xué)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行；其次，調(diào)整分劃板7的位置，先以自準(zhǔn)直法，將分劃板7上的刻線(xiàn)A、B精確的調(diào)到 待檢的長(zhǎng)焦距平行光管6的焦面上，在待檢的長(zhǎng)焦距平行光管6前方安放自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5， 調(diào)平自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5，瞄準(zhǔn)長(zhǎng)焦距平行光管6焦面，并對(duì)分劃板7調(diào)焦使分劃板7上的刻線(xiàn) A和B的像清晰地成在自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5的分劃面上；第三，進(jìn)行測(cè)試，打開(kāi)自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5的自準(zhǔn)直燈光源，利用讀數(shù)顯微鏡8和攝像 機(jī)9，在顯示器10上觀(guān)察分劃板7的刻線(xiàn)A和自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5的亮十字絲是否對(duì)準(zhǔn)，如果沒(méi) 有對(duì)準(zhǔn)，再轉(zhuǎn)動(dòng)自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5，使自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5的亮十字絲對(duì)準(zhǔn)分劃板7的刻線(xiàn)A，讀取 度盤(pán)的第一次角度讀數(shù)；轉(zhuǎn)動(dòng)自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5，平移讀數(shù)顯微鏡8和攝像機(jī)9，在顯示器10 上觀(guān)察分劃板7的刻線(xiàn)B和自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5的亮十字絲是否對(duì)準(zhǔn)，如果沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)，再轉(zhuǎn)動(dòng)自 準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5，使自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5的亮十字絲對(duì)準(zhǔn)分劃板7的刻線(xiàn)B，讀取度盤(pán)的第二次角 度讀數(shù)。兩次讀數(shù)之差即為所測(cè)角的2 值；第四，數(shù)據(jù)處理，將已知的A和B的刻劃間隔2y值與測(cè)得的2 值帶入焦距計(jì)算 公式f' =y/tg 即可求得焦距值。工作原理說(shuō)明本方法的工作原理示意圖如圖2所示，在待檢的長(zhǎng)焦距平行光管6 焦面處放置分劃板7，在待檢的長(zhǎng)焦距平行光管6出口處放置自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5，通過(guò)讀數(shù)顯 微鏡8、攝像機(jī)9和顯示器10在長(zhǎng)焦距平行光管6焦面處對(duì)分劃板7的刻線(xiàn)A與B和自準(zhǔn) 直經(jīng)緯儀5的亮十字絲進(jìn)行兩次瞄準(zhǔn)，測(cè)得間隔為2y的分劃板7對(duì)待檢的長(zhǎng)焦距平行光管 6主點(diǎn)的張角2 ，則待檢的長(zhǎng)焦距平行光管6的焦距f ‘ = y/tg 。本發(fā)明的積極效果本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于使用自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5，采用在長(zhǎng)焦距平行 光管6焦面分劃板7處利用讀數(shù)顯微鏡8和攝像機(jī)9及顯示器10對(duì)分劃板7刻線(xiàn)和自準(zhǔn) 直經(jīng)緯儀5的亮十字絲進(jìn)行瞄準(zhǔn)，利用自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5讀取角度值，與已有技術(shù)相比，原有 技術(shù)在經(jīng)緯儀3視場(chǎng)內(nèi)對(duì)分劃板1的刻線(xiàn)A和B進(jìn)行瞄準(zhǔn)，本發(fā)明是從另一個(gè)方向瞄準(zhǔn)，利 用讀數(shù)顯微鏡8和攝像機(jī)9對(duì)分劃板7上的刻線(xiàn)A和B進(jìn)行瞄準(zhǔn)，改變了瞄準(zhǔn)方式，提高了 瞄準(zhǔn)精度，可以使瞄準(zhǔn)精度提高4倍。即自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5的測(cè)角標(biāo)準(zhǔn)差ou=0.5"；分劃 間隔AB的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差o y = 0. 001mm ；當(dāng)2 = 1°，采用新的瞄準(zhǔn)方法后長(zhǎng)焦距平行光管 6焦距的相對(duì)測(cè)量誤差/f'為萬(wàn)分之三。這樣可以使長(zhǎng)焦距平行光管6焦距的測(cè)量精 度提高3倍。提高了長(zhǎng)焦距平行光管焦距的檢測(cè)精度，本發(fā)明方法也可以適用于其它長(zhǎng)焦距光 學(xué)系統(tǒng)的焦距檢測(cè)。


圖1是已有技術(shù)采用的精密測(cè)角法測(cè)量長(zhǎng)焦距平行光管焦距的測(cè)量裝置擺放位置示意圖；圖2是本發(fā)明的對(duì)長(zhǎng)焦距平行光管焦距測(cè)試裝置擺放位置示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明按解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案步驟去實(shí)施。在建立的測(cè)試裝置系統(tǒng)中，分劃 板7采用孝感華中光電儀器有限公司生產(chǎn)的XGJ型500光距座配套的分劃板，自準(zhǔn)直經(jīng)緯 儀5選用瑞士徠卡公司TM5100A型自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀，讀數(shù)顯微鏡8是由孝感華中光電儀器有 限公司生產(chǎn)的XGJ-4/03型顯微鏡，物鏡放大倍率4倍，目鏡放大倍率10倍，攝像機(jī)9選用 日本computar公司的M1614-MP鏡頭；顯示器10選用韓國(guó)三星公司SMC-152F型15寸純平 顯示器；測(cè)試應(yīng)在溫度20°C 士3°C，濕度40% 70%，溫濕度可控的光學(xué)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。上述測(cè)試條件滿(mǎn)足后，調(diào)整分劃板7的位置，先以自準(zhǔn)直法，將分劃板7上的刻線(xiàn) A、B精確的調(diào)到待檢的長(zhǎng)焦距平行光管6的焦面上。在待檢的長(zhǎng)焦距平行光管6前方安放 自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5，調(diào)平自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5，瞄準(zhǔn)長(zhǎng)焦距平行光管6焦面，并對(duì)分劃板7調(diào)焦使分 劃板7上的刻線(xiàn)A、B的像清晰地成在自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5的分劃面上。接著，打開(kāi)自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5的自準(zhǔn)直燈光源，利用讀數(shù)顯微鏡8和攝像機(jī)9，在顯 示器10上觀(guān)察分劃板7的刻線(xiàn)A和自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5的亮十字絲是否對(duì)準(zhǔn)，如果沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)， 再轉(zhuǎn)動(dòng)自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5，使自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5的亮十字絲對(duì)準(zhǔn)分劃板7的刻線(xiàn)A，讀取度盤(pán)的 第一次角度讀數(shù)；轉(zhuǎn)動(dòng)自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5，平移讀數(shù)顯微鏡8和攝像機(jī)9，在顯示器10上觀(guān)察 分劃板7的刻線(xiàn)B和自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5的亮十字絲是否對(duì)準(zhǔn)，如果沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)，再轉(zhuǎn)動(dòng)自準(zhǔn)直經(jīng) 緯儀5，使自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5的亮十字絲對(duì)準(zhǔn)分劃板7的刻線(xiàn)B，讀取度盤(pán)的第二次角度讀數(shù)。 兩次讀數(shù)之差即為所測(cè)角的2 值。在對(duì)刻線(xiàn)A、B和自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5的亮十字絲進(jìn)行瞄準(zhǔn) 時(shí)，采用多次瞄準(zhǔn)取平均值的方法，可以提高角度瞄準(zhǔn)精度。最后，將已知的刻劃間隔2y值與測(cè)得的2 值帶入前述焦距計(jì)算公式f' = y/ tg 即可求得焦距值。
權(quán)利要求
一種提高長(zhǎng)焦距平行光管焦距檢測(cè)精度的方法，是通過(guò)建立一套長(zhǎng)焦距平行光管焦距測(cè)試裝置系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的；其特征在于首先，要建立一套長(zhǎng)焦距平行光管焦距測(cè)試裝置系統(tǒng)，包括自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀(5)、待檢的長(zhǎng)焦距平行光管(6)、分劃板(7)、讀數(shù)顯微鏡(8)、攝像機(jī)(9)和顯示器(10)，將上述設(shè)備自右至左依次放置在光學(xué)平臺(tái)(11)上；自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀(5)應(yīng)位于待檢的長(zhǎng)焦距平行光管(6)的通光孔徑之內(nèi)，分劃板(7)要安放到待檢的長(zhǎng)焦距平行光管(6)的焦面位置，讀數(shù)顯微鏡(8)和攝像機(jī)(9)同軸，攝像機(jī)(9)通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與監(jiān)視器(10)連接；讀數(shù)顯微鏡(8)瞄準(zhǔn)分劃板(7)上的刻線(xiàn)A或B，分劃板(7)上的刻線(xiàn)A、B間的距離要事先精密測(cè)試，測(cè)試應(yīng)在溫度20℃±3℃，濕度40％～70％，溫濕度可控的光學(xué)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行；其次，調(diào)整分劃板(7)的位置，用自準(zhǔn)直法，將分劃板(7)上的刻線(xiàn)A、B精確的調(diào)到待檢長(zhǎng)焦距平行光管(6)的焦面上，在待檢長(zhǎng)焦距平行光管(6)前方安放自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀(5)，調(diào)平自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀(5)，瞄準(zhǔn)長(zhǎng)焦距平行光管(6)焦面，并對(duì)分劃板(7)調(diào)焦使分劃板(7)上的刻線(xiàn)A和B的像清晰地成在自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀(5)的分劃面上；第三，進(jìn)行測(cè)試，打開(kāi)自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀(5)的自準(zhǔn)直燈光源，利用讀數(shù)顯微鏡(8)和攝像機(jī)(9)，在顯示器(10)上觀(guān)察分劃板(7)的刻線(xiàn)A和自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀(5)的亮十字絲是否對(duì)準(zhǔn)，如果沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)，再轉(zhuǎn)動(dòng)自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀(5)，使自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀(5)的亮十字絲對(duì)準(zhǔn)分劃板(7)的刻線(xiàn)A，讀取度盤(pán)的第一次角度讀數(shù)；轉(zhuǎn)動(dòng)自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀(5)，平移讀數(shù)顯微鏡(8)和攝像機(jī)(9)，在顯示器(10)上觀(guān)察分劃板(7)的刻線(xiàn)B和自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀(5)的亮十字絲是否對(duì)準(zhǔn)，如果沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)，再轉(zhuǎn)動(dòng)自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀(5)，使自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀(5)的亮十字絲對(duì)準(zhǔn)分劃板(7)的刻線(xiàn)B，讀取度盤(pán)的第二次角度讀數(shù)。兩次讀數(shù)之差即為所測(cè)角的2ω值；第四，數(shù)據(jù)處理，將已知的A和B的刻劃間隔2y值與測(cè)得的2ω值帶入焦距計(jì)算公式f′＝y(tǒng)/tgω即可求得焦距值。
全文摘要
一種提高長(zhǎng)焦距平行光管焦距檢測(cè)精度的方法，屬于光學(xué)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及的平行光管焦距檢測(cè)的方法。要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種提高長(zhǎng)焦距平行光管焦距檢測(cè)精度的方法。解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案首先，要建立一套長(zhǎng)焦距平行光管焦距測(cè)試裝置系統(tǒng)；其次，調(diào)整分劃板的位置；第三，進(jìn)行測(cè)試；第四，數(shù)據(jù)處理。改變了瞄準(zhǔn)方式，提高了瞄準(zhǔn)精度，這樣可以使長(zhǎng)焦距平行光管焦距的測(cè)量精度提高3倍，本發(fā)明方法也可以適用于其它長(zhǎng)焦距光學(xué)系統(tǒng)的焦距檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01M11/02GK101852677SQ20101017946
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月24日
發(fā)明者吳國(guó)棟 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所