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专利名称：一种基于莫尔条纹匹配的长焦距透镜焦距测量方法
—种基于莫尔条纹匹配的长焦距透镜焦距测量方法技术领域
本发明属于光学测试领域，尤其涉及一种基于莫尔条纹匹配的长焦距透镜焦距测量方法。
背景技术：
惯性约束核聚变是人类利用激光控制核聚变的有效途径，使核聚变按照人类的需要释放出相应的能量，从而获得可控的核聚变能源，使人类彻底摆脱能源短缺的困扰。长焦距透镜是惯性约束核聚变中非常关键的基础部件，发挥着越来越重要的作用，而且所需的焦距越来越长，口径也越来越大。在大型系统中，比如国家点火装置，长焦距透镜是关键的聚光元件，这些透镜的焦距长达几十米。长焦距透镜的使用需要相应的检测技术，但是目前高精度检测特别是精确到几毫米甚至几百微米的测量仍然存在很多困难，例如高精度的检测受到外界干扰特别是空气扰动和外界震动的影响难以消除，而且检测系统中待测透镜的像差随着焦距的增大对焦点位置的测量影响也增大，很难实现高精度测量。因此易于实现的高精度长焦距测量方法和装置具有非常大的应用空间和非常重要的应用领域。
申请人2011年申请了一项专利申请号为201110252061. 3、名称为《一种高精度长焦距透镜的焦距检测装置》的发明专利，该专利的说明书中提到了一种焦距检测的方法，该方法需要测量第一朗奇光栅和第二朗奇光栅的栅线夹角来计算待测长焦距透镜焦距值，而第一朗奇光栅和第二朗奇光栅的栅线夹角测量的精确度限制了焦距测量精度的提高。发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种基于莫尔条纹图匹配的长焦距透镜焦距测量方法。本发明采用匹配莫尔条纹的方法，不需要测量第一朗奇光栅和第二朗奇光栅的栅线夹角，提高了长焦距透镜的焦距检测精度。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种基于莫尔条纹匹配的长焦距透镜焦距测量方法，包括以下步骤步骤1:激光器发出的光经显微物镜和针孔后形成一个初始发散光束，入射到第一朗奇光栅上，再入射到第二郎奇光栅，调节第一郎奇光栅和第二郎奇光栅之间的距离，使得第一朗奇光栅的泰伯像和第二朗奇光栅在毛玻璃上形成莫尔条纹，用CCD相机采集条纹，得到初始条纹角度^ ;量出此时针孔到第一朗奇光栅的距离J1, Λ即为初始发散光束的焦距；步骤2 :在针孔和第一郎奇光栅之间放入待测长焦距透镜；步骤3 :同步移动激 光器、显微物镜和针孔，激光器发出的光经显微物镜和针孔后形成一个新的发散光束，入射到待测长焦距透镜上，再经第一朗奇光栅和第二朗奇光栅，第一朗奇光栅的泰伯像和第二朗奇光栅在毛玻璃上形成新的莫尔条纹，用CCD相机采集条纹，得到此时条纹角度％；步骤4 :对比％和％，如果0 = ,那么新的发散光束与待测透镜的组合焦距和初始发散光束的焦距相同，进入下一步骤；如果％和A不相等，则重复步骤3，直到CK2=G1 ； 步骤5 :量出此时针孔到待测长焦距透镜前表面的距离/2和待测长焦距透镜前表面到第一朗奇光栅的距离I通过组合焦距公式
权利要求
1. 一种基于莫尔条纹匹配的长焦距透镜焦距测量方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤1:激光器(I)发出的光经显微物镜(2)和针孔(3)后形成一个初始发散光束，入射到第一朗奇光栅(4)上，再入射到第二郎奇光栅(5)，调节第一郎奇光栅(4)和第二郎奇光栅(5)之间的距离，使得第一朗奇光栅(4)的泰伯像和第二朗奇光栅(5)在毛玻璃(6)上形成莫尔条纹，用CCD相机(7)采集条纹，得到初始条纹角度砷；量出此时针孔(3)到第一朗奇光栅(4)的距离Λ, Λ即为初始发散光束的焦距；步骤2 :在针孔(3)和第一郎奇光栅(4)之间放入待测长焦距透镜(8)；步骤3 :同步移动激光器(I)、显微物镜(2)和针孔(3)，激光器(I)发出的光经显微物镜(2)和针孔(3)后形成一个新的发散光束，入射到待测长焦距透镜(8)上，再经第一朗奇光栅(4)和第二朗奇光栅(5),第一朗奇光栅(4)的泰伯像和第二朗奇光栅(5)在毛玻璃(6)上形成新的莫尔条纹，用CCD相机(7)采集条纹，得到此时条纹角度％ ；步骤4 :对比％和％，如果％=珥，那么新的发散光束与待测透镜的组合焦距和初始发散光束的焦距相同，进入下一步骤；如果和叫不相等，则重复步骤3，直到； 步骤5 :量出此时针孔(3)到待测长焦距透镜(8)前表面的距离和待测长焦距透镜(8)前表面到第一朗奇光栅(4)的距离rf ;即可通过组合焦距公式
全文摘要
本发明公开了一种基于莫尔条纹匹配的长焦距透镜焦距测量方法，该方法采用发散光作为光源，不加待测长焦距透镜时用CCD相机采集一次莫尔条纹，量出此时光源到第一朗奇光栅处的初始发散光束的焦距；放入待测长焦距透镜,前后移动光源,直到此时CCD采集的莫尔条纹与第一次莫尔条纹完全一样，那么新的发散光束与待测透镜的组合焦距和初始发散光束的焦距相同，从而得到待测长焦距透镜的焦距；本发明可以精确测量大口径长焦距透镜(焦距可为几米至几十米)的焦距，用莫尔条纹角度作为判据具有唯一性，不需要测量两光栅栅线夹角，并且避免了成像系统安装带来的莫尔条纹角度误差。
文档编号G01M11/02GK103063415SQ20131000105
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月5日 优先权日2013年1月5日
发明者王涌鹏, 罗佳, 白剑, 于红雷, 金晓荣 申请人:浙江大学