CN214502846U - 一种焦距测试装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种焦距测试装置，包括：用于发出平行光且内置靶标的平行光管；位于平行光的传输光路上且位置固定的辅助透镜；用于成像且可移动的定焦CCD相机；放置在辅助透镜和定焦CCD相机之间且在辅助透镜的焦距范围内的待测透镜。这样可以通过内置标靶的平行光管发出平行光经过辅助透镜成像，首先在辅助透镜成像焦点处放置定焦CCD相机，通过定焦CCD相机所成的像确定辅助透镜的焦距，然后将待测透镜放置在辅助透镜后方，移动定焦CCD相机，同样通过定焦CCD相机所成的像确定组合透镜的焦距，最后计算出待测透镜的焦距，整个测试装置结构简单、操作方便、灵敏度高，成本低，并且使用焦距范围较广泛，降低了测试难度与时间。

Description

一种焦距测试装置

技术领域

本实用新型涉及光学测量技术领域，特别是涉及一种焦距测试装置。

背景技术

透镜是一种常用的光学元件，被广泛用于光学系统，焦距是反映透镜特性的一个重要参数。透镜的焦距对于光学成像、光学滤波、激光探测等诸多方面有着重要作用。测量透镜的焦距具有重要意义。

目前，对于短焦距的测量一般采用放大率法：内置靶标的平行光管发出平行光到待测透镜后，经正透镜成像在其焦点处，经负透镜成像在平行光管侧；在待测透镜后方放置一显微镜，找到透镜的清晰成像面；此时通过显微镜可视区的刻度及放大倍数读取靶标成像尺寸，进而计算出待测透镜的焦距。显然此方法由于显微镜工作距离的限制，可以测量的负透镜焦距非常有限；对于较长焦距的正透镜，由于操作区域的限制及光轴方向的准直性，也加大了测试难度与时间。

对于长负焦距的测量一般采用自准直法：内置靶标的平行光管发出平行光到待测透镜后发散，在其后方放置一凸透镜校正为平行光进行测试。对于焦距超过-1m的透镜，受到平行光管及凸透镜精度的影响，测试误差较大。也可采用变焦物镜对长焦距透镜成像进行测试得到焦距值，但成本较高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种焦距测试装置，结构简单、操作方便、灵敏度高，成本低。其具体方案如下：

一种焦距测试装置，包括：

用于发出平行光且内置靶标的平行光管；

位于所述平行光的传输光路上且位置固定的辅助透镜；

用于成像且可移动的定焦CCD相机；

放置在所述辅助透镜和所述定焦CCD相机之间且在所述辅助透镜的焦距范围内的待测透镜。

优选地，在本实用新型实施例提供的上述焦距测试装置中，还包括：

用于测量所述辅助透镜与所述待测透镜之间的距离的测量部件。

优选地，在本实用新型实施例提供的上述焦距测试装置中，所述辅助透镜为平凸镜片；所述辅助透镜的平面放置在所述平行光管侧。

优选地，在本实用新型实施例提供的上述焦距测试装置中，所述待测透镜为平凸镜片或平凹镜片；所述待测透镜的平面放置在所述定焦CCD相机侧。

优选地，在本实用新型实施例提供的上述焦距测试装置中，所述辅助透镜的焦距等于所述平行光管的焦距乘以所述靶标尺寸与所述靶标在所述定焦 CCD相机上的成像尺寸的比值。

优选地，在本实用新型实施例提供的上述焦距测试装置中，所述靶标为黑白线对或十字叉丝。

优选地，在本实用新型实施例提供的上述焦距测试装置中，所述待测透镜的焦距范围为100mm至3000mm；或，

所述待测透镜的焦距范围为-3000mm至-100mm。

优选地，在本实用新型实施例提供的上述焦距测试装置中，所述辅助透镜的焦距为100mm。

从上述技术方案可以看出，本实用新型所提供的一种焦距测试装置，包括：用于发出平行光且内置靶标的平行光管；位于平行光的传输光路上且位置固定的辅助透镜；用于成像且可移动的定焦CCD相机；放置在辅助透镜和定焦CCD相机之间且在辅助透镜的焦距范围内的待测透镜。这样可以通过内置标靶的平行光管发出平行光经过辅助透镜成像，首先在辅助透镜成像焦点处放置定焦CCD相机，通过定焦CCD相机所成的像确定辅助透镜的焦距，然后将待测透镜放置在辅助透镜后方，移动定焦CCD相机，同样通过定焦 CCD相机所成的像确定组合透镜的焦距，最后就可以计算出待测透镜的焦距，整个测试装置结构简单、操作方便、灵敏度高，成本低，并且使用焦距范围较广泛，降低了测试难度与时间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的焦距测试装置的结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例提供的焦距测试装置的结构示意图之二。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种焦距测试装置，如图1和图2所示，包括：

用于发出平行光且内置靶标的平行光管1；

位于平行光的传输光路上且位置固定的辅助透镜2；

用于成像且可移动的定焦CCD相机3；

放置在辅助透镜2和定焦CCD相机3之间且在辅助透镜2的焦距范围内的待测透镜4。

需要说明的是，定焦CCD相机3，具体可以用于在未放置待测透镜时，在辅助透镜焦点处成像，还用于在放置待测透镜时，在辅助透镜和待测透镜组合的透镜组的焦点处成像。

在本实用新型实施例提供的上述焦距测试装置中，可以通过内置标靶的平行光管1发出平行光经过辅助透镜2成像，首先在辅助透镜2成像焦点处放置定焦CCD相机3，通过定焦CCD相机3所成的像确定辅助透镜2的焦距，然后将待测透镜4放置在辅助透镜2后方，移动定焦CCD相机3，同样通过定焦CCD相机3所成的像确定组合透镜的焦距，最后就可以计算出待测透镜4的焦距，整个测试装置结构简单、操作方便、灵敏度高，成本低，并且使用焦距范围较广泛，降低了测试难度与时间。

在实际应用中，在未放置待测透镜时，即在放置待测透镜之前，需要搭建短焦距测试装置。如图2所示，内置靶标的平行光管1发出平行光经过辅助透镜2成像，辅助透镜2的焦距f1及结构已知，辅助透镜2的像方主面位于其后表面(右顶点)前d1处。若辅助透镜2为平凸镜片时，则将辅助透镜2 的平面放置在平行光管1侧，此时辅助透镜2的像方主面位于其后表面处 (d1＝0)。辅助透镜2的焦距可根据待测透镜4的厚度及形状选择，确保待测透镜4放置在辅助透镜2焦距范围内，且辅助透镜2的焦距不宜过长，以保证测试精度。

具体地，在辅助透镜2成像焦点处放置定焦CCD相机3，成像显示在电脑端。移动定焦CCD相机3使其成像清晰，当成像较清晰时，可以通过软件分析成像MTF，移动定焦CCD相机3直到MTF最高位置。此时辅助透镜2 的焦距为f1＝f*h’/h，其中f和h为平行光管1的焦距及其靶标尺寸，h’为靶标在定焦CCD相机3上的成像尺寸。也就是说，辅助透镜2的焦距等于平行光管1的焦距乘以靶标尺寸与靶标在定焦CCD相机3上的成像尺寸的比值。在具体实施时，标靶为可以为黑白线对，十字叉丝等。

进一步地，在具体实施时，在本实用新型实施例提供的上述焦距测试装置中，还可以包括：用于测量辅助透镜2与待测透镜4之间的距离的测量部件。

具体地，将待测透镜4放置在辅助透镜2后方，当待测透镜4为正透镜时，辅助透镜2的焦点前移；当待测透镜4为负透镜时，辅助透镜2的焦点后移。待测透镜4的物方主面需已知，假设待测透镜4的物方主面距其前表面(左顶点)距离d2。若待测透镜为平凸镜片或平凹镜片时，则将平面放置在定焦CCD相机3侧，此时待测透镜4的物方主面位于其前表面处(d2＝0)。以同样的方法测试组合透镜焦距f，则根据f＝f1*f2/(f1+f2-d)，得出 f2＝f*(f1-d)/(f1-f)，其中d＝d0+d1+d2，d0为辅助透镜2的右顶点到待测透镜4 的左顶点的距离。d0可以通过上述测量部件测量出来。

在具体实施时，在本实用新型实施例提供的上述焦距测试装置中，待测透镜的焦距范围为100mm至3000mm；或，待测透镜的焦距范围为-3000mm 至-100mm。也就是说，本实用新型的焦距测试装置可以用于对长焦距的测试，适用的焦距范围为±100mm～±3000mm。

在具体实施时，在本实用新型实施例提供的上述焦距测试装置中，由于测试误差与选取的辅助透镜2的焦距f1和透镜间距d有关，f1越大误差越小， d越小误差越小，辅助透镜2的焦距f1可以为100mm左右，保证测试精度且较大。辅助透镜2可选取平凸透镜(d1＝0)，透镜间距根据辅助透镜2和待测透镜4形状尽可能小。以f1＝100mm，d＝20mm为例，实际测试f和f1的误差约 0.1％，d误差约1％，则对应f2误差如下表一。根据f2误差可接受范围，本测试方法的适用待测透镜焦距为±100～±3000mm。

表一

f1(误差0.1％)	d(误差1％)	f(误差0.1％)	f2	f2误差
					100	20	92.6	1000	2.9％
100	20	96.2	2000	5.6％
					100	20	97.4	3000	8.5％
100	20	98	4000	11.5％
					100	20	108.7	-1000	2.1％
100	20	104.2	-2000	4.5％
					100	20	102.7	-3000	6.7％
100	20	102	-4000	8.8％

(f*1.001*(f1*0.999-d*0.99)/(f1*0.999-f*1.001)误差最大)

本实用新型实施例提供的一种焦距测试装置，包括：用于发出平行光且内置靶标的平行光管；位于平行光的传输光路上且位置固定的辅助透镜；用于成像且可移动的定焦CCD相机；放置在辅助透镜和定焦CCD相机之间且在辅助透镜的焦距范围内的待测透镜。这样可以通过内置标靶的平行光管发出平行光经过辅助透镜成像，首先在辅助透镜成像焦点处放置定焦CCD相机，通过定焦CCD相机所成的像确定辅助透镜的焦距，然后将待测透镜放置在辅助透镜后方，移动定焦CCD相机，同样通过定焦CCD相机所成的像确定组合透镜的焦距，最后就可以计算出待测透镜的焦距，整个测试装置结构简单、操作方便、灵敏度高，成本低，并且使用焦距范围较广泛，降低了测试难度与时间。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本实用新型所提供的焦距测试装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种焦距测试装置，其特征在于，包括：

用于发出平行光且内置靶标的平行光管；

位于所述平行光的传输光路上且位置固定的辅助透镜；

用于成像且可移动的定焦CCD相机；

放置在所述辅助透镜和所述定焦CCD相机之间且在所述辅助透镜的焦距范围内的待测透镜。

2.根据权利要求1所述的焦距测试装置，其特征在于，还包括：

用于测量所述辅助透镜与所述待测透镜之间的距离的测量部件。

3.根据权利要求1所述的焦距测试装置，其特征在于，所述辅助透镜为平凸镜片；所述辅助透镜的平面放置在所述平行光管侧。

4.根据权利要求1所述的焦距测试装置，其特征在于，所述待测透镜为平凸镜片或平凹镜片；所述待测透镜的平面放置在所述定焦CCD相机侧。

5.根据权利要求1所述的焦距测试装置，其特征在于，所述辅助透镜的焦距等于所述平行光管的焦距乘以所述靶标尺寸与所述靶标在所述定焦CCD相机上的成像尺寸的比值。

6.根据权利要求1所述的焦距测试装置，其特征在于，所述靶标为黑白线对或十字叉丝。

7.根据权利要求1所述的焦距测试装置，其特征在于，所述待测透镜的焦距范围为100mm至3000mm；或，

所述待测透镜的焦距范围为-3000mm至-100mm。

8.根据权利要求1所述的焦距测试装置，其特征在于，所述辅助透镜的焦距为100mm。

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