專利名稱：一種提高長焦距平行光管焦距檢測精度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及的一種用于提高長焦距平行光管焦距檢測精 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角法。長焦距平行光管是光學(xué)系統(tǒng)的一種，長焦距平行光 管焦距的檢測常用方法是精密測角法。與本發(fā)明最為接近的已有技術(shù)是中科院長春光機(jī)所 采用精密測角法測量焦距的方法。首先，要建立一套長焦距平行光管焦距測試裝置系統(tǒng)，采用的精密測角法測量長 焦距平行光管焦距的測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 線要事先精密測試，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)到待檢的長焦距 平行光管2的焦面上。在待檢的長焦距平行光管2前方安放經(jīng)緯儀3，調(diào)平經(jīng)緯儀3，瞄準(zhǔn) 長焦距平行光管2焦面，并對分劃板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)行測試，轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)緯儀3，使經(jīng)緯儀3分劃豎線對準(zhǔn)分劃板1上刻線A的像， 讀取度盤的第一次角度讀數(shù)；再轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)緯儀3，使經(jīng)緯儀3的豎線對準(zhǔn)分劃板1上刻線B的 像，讀取度盤的第二次角度讀數(shù)；兩次讀數(shù)之差即為所測角的2ω值；第四，數(shù)據(jù)處理，將已知的刻劃間隔2y值與測得的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，在很多教科書上都有介紹。此方法存在的主要問題是由于長焦距平行光管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的刻線像很細(xì)，降低了瞄準(zhǔn)精度，該方法中經(jīng)緯儀3的測角 標(biāo)準(zhǔn)差σ ω = 2〃 ；分劃間隔AB的測量標(biāo)準(zhǔn)差oy = 0. OOlmm ；當(dāng)2ω = Γ，對長焦距平 行光管焦距的相對測量誤差/f'為千分之一，測量精度較低，不能滿足某些實(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長焦距平行光管焦距的檢測精度。為此特設(shè)計(jì)一種對長焦距平行光管焦距的檢測方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種提高長焦距平行光管焦距檢測精度的方法。解決技術(shù)問題的技術(shù)方案首先，要建立一套長焦距平行光管焦距測試裝置系統(tǒng)，該測試裝置系統(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通過數(shù) 據(jù)線與監(jiān)視器10連接；讀數(shù)顯微鏡8瞄準(zhǔn)分劃板7上的刻線A或B，分劃板7上的刻線A、 B間的距離要事先精密測試，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A、B精確的調(diào)到 待檢的長焦距平行光管6的焦面上，在待檢的長焦距平行光管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)長焦距平行光管6焦面，并對分劃板7調(diào)焦使分劃板7上的刻線 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)行測試，打開自準(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上觀察分劃板7的刻線A和自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5的亮十字絲是否對準(zhǔn)，如果沒 有對準(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的亮十字絲對準(zhǔn)分劃板7的刻線A，讀取 度盤的第一次角度讀數(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 上觀察分劃板7的刻線B和自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5的亮十字絲是否對準(zhǔn)，如果沒有對準(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的亮十字絲對準(zhǔn)分劃板7的刻線B，讀取度盤的第二次角 度讀數(shù)。兩次讀數(shù)之差即為所測角的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。工作原理說明本方法的工作原理示意圖如圖2所示，在待檢的長焦距平行光管6 焦面處放置分劃板7，在待檢的長焦距平行光管6出口處放置自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5，通過讀數(shù)顯 微鏡8、攝像機(jī)9和顯示器10在長焦距平行光管6焦面處對分劃板7的刻線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)，測得間隔為2y的分劃板7對待檢的長焦距平行光管 6主點(diǎn)的張角2 ，則待檢的長焦距平行光管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對分劃板7刻線和自準(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視場內(nèi)對分劃板1的刻線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對分劃板7上的刻線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的測角標(biāo)準(zhǔn)差ou=0.5"；分劃 間隔AB的測量標(biāo)準(zhǔn)差o y = 0. 001mm ；當(dāng)2 = 1°，采用新的瞄準(zhǔn)方法后長焦距平行光管 6焦距的相對測量誤差/f'為萬分之三。這樣可以使長焦距平行光管6焦距的測量精 度提高3倍。提高了長焦距平行光管焦距的檢測精度，本發(fā)明方法也可以適用于其它長焦距光 學(xué)系統(tǒng)的焦距檢測。


圖1是已有技術(shù)采用的精密測角法測量長焦距平行光管焦距的測量裝置擺放位置示意圖；圖2是本發(fā)明的對長焦距平行光管焦距測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)問題的技術(shù)方案步驟去實(shí)施。在建立的測試裝置系統(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選用韓國三星公司SMC-152F型15寸純平 顯示器；測試應(yīng)在溫度20°C 士3°C，濕度40% 70%，溫濕度可控的光學(xué)檢測實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。上述測試條件滿足后，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 A、B精確的調(diào)到待檢的長焦距平行光管6的焦面上。在待檢的長焦距平行光管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)長焦距平行光管6焦面，并對分劃板7調(diào)焦使分 劃板7上的刻線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上觀察分劃板7的刻線A和自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5的亮十字絲是否對準(zhǔn)，如果沒有對準(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的亮十字絲對準(zhǔn)分劃板7的刻線A，讀取度盤的 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上觀察 分劃板7的刻線B和自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀5的亮十字絲是否對準(zhǔn)，如果沒有對準(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的亮十字絲對準(zhǔn)分劃板7的刻線B，讀取度盤的第二次角度讀數(shù)。 兩次讀數(shù)之差即為所測角的2 值。在對刻線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
一種提高長焦距平行光管焦距檢測精度的方法，是通過建立一套長焦距平行光管焦距測試裝置系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的；其特征在于首先，要建立一套長焦距平行光管焦距測試裝置系統(tǒng)，包括自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀(5)、待檢的長焦距平行光管(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)通過數(shù)據(jù)線與監(jiān)視器(10)連接；讀數(shù)顯微鏡(8)瞄準(zhǔn)分劃板(7)上的刻線A或B，分劃板(7)上的刻線A、B間的距離要事先精密測試，測試應(yīng)在溫度20℃±3℃，濕度40％～70％，溫濕度可控的光學(xué)檢測實(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A、B精確的調(diào)到待檢長焦距平行光管(6)的焦面上，在待檢長焦距平行光管(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)長焦距平行光管(6)焦面，并對分劃板(7)調(diào)焦使分劃板(7)上的刻線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)行測試，打開自準(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)上觀察分劃板(7)的刻線A和自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀(5)的亮十字絲是否對準(zhǔn)，如果沒有對準(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)的亮十字絲對準(zhǔn)分劃板(7)的刻線A，讀取度盤的第一次角度讀數(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)上觀察分劃板(7)的刻線B和自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀(5)的亮十字絲是否對準(zhǔn)，如果沒有對準(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)的亮十字絲對準(zhǔn)分劃板(7)的刻線B，讀取度盤的第二次角度讀數(shù)。兩次讀數(shù)之差即為所測角的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
一種提高長焦距平行光管焦距檢測精度的方法，屬于光學(xué)檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及的平行光管焦距檢測的方法。要解決的技術(shù)問題是提供一種提高長焦距平行光管焦距檢測精度的方法。解決技術(shù)問題的技術(shù)方案首先，要建立一套長焦距平行光管焦距測試裝置系統(tǒng)；其次，調(diào)整分劃板的位置；第三，進(jìn)行測試；第四，數(shù)據(jù)處理。改變了瞄準(zhǔn)方式，提高了瞄準(zhǔn)精度，這樣可以使長焦距平行光管焦距的測量精度提高3倍，本發(fā)明方法也可以適用于其它長焦距光學(xué)系統(tǒng)的焦距檢測。
文檔編號(hào)G01M11/02GK101852677SQ20101017946
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月24日
發(fā)明者吳國棟 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所