光学零件及光学系统焦距测量

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投影仪测量误差产生的原因及其对策

投影仪测量误差产生的原因及其对策王树刚投影仪的误差主要是由投影屏上的成像质量和工作台的测量误差产生的，主要有以下几点:一、放大倍率误差(光学系统误差)1.产生原因主要是由于光学镜头在设计过程中及光学零件在加工制造过程中，因装配不当造成透镜调焦误差和像差而引起的，对测量准确度影响很大。

物镜的焦距误差直接影响放大倍数。

光学系统的像差包括色差、球差、慧差、像散、畸变和场曲，这些都会影响成像质量，特别是畸变和场曲将引起像的失真和轮廓模糊。

2.对策毫米投影放大率的误差是因为视场照明不均匀，表明灯丝不位于聚光镜的焦面上，破坏了远心照明条件，从而引起调焦误差所造成的放大率变化。

在修复毫米投影放大率时，必须先调节好灯源。

如果灯丝架是个歪头，则无论如何是调节不好的，这时应换只好灯泡。

毫米投影放大率超差的原因除了灯源未调节好之外，还有可能是物镜松动或可调反射镜走动。

先调节灯源并旋紧物镜，如果仍存在放大率超差现象，则可判断是由可调反射镜走动所造成的。

现以新天投影仪JT5为例来说明。

将可调反射镜上方的盖板卸下，调节可调反射镜背后的4个螺钉，使毫米刻线像在清晰及平行于屏上分划线的条件下改变距离，满足正确的放大率。

旋出周围的3个小螺钉，旋进中间的1个大螺钉时，将使反射镜后退，且放大率向大的方向变化。

反之，则放大率缩小。

在调节时，应微量调节，以防止反射镜脱落。

因光路在设计时已经采用复合光路、多片透镜组合来消除像差，所以在使用过程中对已经装配校准好的仪器物镜组不可随意拆卸。

二、灯丝长度的误差1.产生原因光源的灯丝长度不是一个点而具有一定的长度。

故光线经聚光镜后，光束不能与光轴平行，应与光轴成一定角度，其最大的角度是在灯丝两端发出的光线与光轴夹角为式中:l——灯丝长度。

显然灯丝越长，φ角越大。

由于斜光束的影响，工件轮廓影像边缘不清晰，读数瞄准困难，即对准误差增大，因而影响测量准确度。

但如果减小灯丝长度将减弱照明强度。

2.对策采用可调光圈来限制灯丝长度，在满足照明的原则下，尽量采用较小的光圈。

(光学测量技术)第5章光学系统特性参数的测量

无穷远物体经望远镜系统的物镜成像在后焦面上，若系统装有分划板，则分划面应位于物镜后焦面上，如果由于安装误差，分划面没有准确地装在后焦平面位置，通过目镜观察时，物像和分划标记相对人眼不在同一深度的现象，就是望远镜系统的视差。视差分为前视差(或短视差)和后视差(或长视差)，分划面位在物镜焦平面和物镜之间为前视镜;分划面位在物镜焦平面之后为后视差。用有视差的系统进行测量和瞄准时会产生对准误差，望远系统视差通常有如下几种表示方法。
第5章光学系统特性参数的测量
图 5.6 以视差角表示视差的光路
第5章光学系统特性参数的测量
第5章光学系统特性参数的测量 2. 以视度差表示望远系统的视差还可用视度差来表示。视度差是指物像和分划在系统像方的视度之差，即以分划在系统的像方的视度 SD k 和物像的视度 SD0 之差表示: 其视度差表示的原理如图 5.7 所示。当 F'0 和 F e 重合时，分划面到 F'0 的距离为 b ，则目镜后像距为
第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5章光学系统特性参数的测量第5

工程光学实验指导

实验一物镜焦距、截距的测定一、实验目的掌握用定焦距平行光管法测量光学系统焦距、截距的方法二、实验内容掌握测量方法，做好测量前的准备工作，测量给定的照相物镜、望远物镜和显微物镜的象方焦距和截距、物方焦距和截距。

三、实验原理测量焦距的方法很多，其中的定焦距平行光管法、（即放大率法）测量范围大，测量精度高，相对误差一般在1％以下，是目前常用的方法，其测量原理如图1－1。

图1－1焦距截距的测定原理图其中O 是平行光管物镜，L 是被测透镜，y0 是位于平行光管物镜焦平面上的一对刻线的间隔距离。

y0 经过平行光管物镜后成像在无限远处，再经过被测透镜L 后，在它的焦平面上得到y0 的像y`。

这种方法的原理就是通过测量像y`的大小，然后计算出被测透镜的焦距。

从图1－1 看出下面两个关系式，用作图成像的方法很容易得出：w=w`（1－1）这就是用定焦距平行光管法测定焦距所用的公式，其中f0`是平行光管物镜的焦距，是已知的。

Y0 是位于平行光管物镜焦平面处的分划板上的一对刻线的间隔距离，它的大小也是事先已知的。

Y`是这对刻线y0 经过被测透镜后所成的像，如果能测量出此像y`的大小，那么就很容易用公式（1－1）计算出被测透镜的焦距f`。

利用本公式及方法，可以测量正负透镜、望远物镜、照相物镜、放映物镜，各种目镜的焦距。

应当注意要正确选择测量显微镜的物镜，使之与被测光学系统相匹配。

如测负焦距系统使要选择长工作距的显微物镜。

这是因显微物镜的倍率不同，故（1－1）式变化如下（1－2）式中：β――――――测量显微镜放大倍数四、实验设备焦距仪、待测物镜（照相物镜、照相物镜、显微物镜）焦距仪结构示意如图1－2，它包括一个平行光管、一个透镜夹持器、一个带有目镜的读数显微镜和把它们连在一起的一根带有长度刻尺的导轨组成。

图1－2焦距仪结构示意图1.平行光管、2.透镜夹持器、3.测微目镜组成1．平行光管本实验采用的平行光管物镜的焦距为550mm。

工程光学1实验指导书教材

实验仪器简介1、仪器结构及测量原理光具座结构如图1 — 1所示，它由平行光管（1）、透镜夹持器（2）、测量显微镜（3）及带有刻度尺的导轨（4）组成（1）平行光管常用的平行光管物镜焦距有 550mm 、1000mm 和2000mm 等。

在平行光管物镜物方焦平面上有一可更换的分划板，分划板经平行光管成像为一无限远物体，作为测量标记。

常用的分划板有图 1—2所示的用于测量焦距用的玻罗板，图1—3所示的检测光学系统分辨率的鉴别率板和检验成像质量的星点板等。

2\ 22- M 25图1 — 3分辨率板（2）测量显微镜测量显微镜是用来测量经被测物镜所成的像（或物体）大小的。

它由物镜和测微目镜组成，物镜是可以更换的（根据被测物的大小可以更换不同放大倍率的物镜）。

测微目镜是用来读取测量数值的，其结构如图 1—4所示。

光具座1 2图1 — 1光具座结构示意图图1— 2玻罗板图1—4测微目镜结构图测微目镜由目镜（1）、固定分划板（2）、活动分划板（3）和测微读数鼓轮（4）四部分组成。

测量原理是：读数鼓轮每旋转一圈（即测微螺杆移动一个螺距）活动分划板上刻线移动量为固定分划板刻线的一个格。

测量时，首先旋转读数鼓轮使活动分划板上十字叉丝瞄准被测物体起始位置，由活动分划板双刻线在固定分划板刻线位置读取毫米数（整数），再从读数鼓轮读取小数，然后再次旋转读数鼓轮使活动分划板上十字叉丝瞄准被测物体终止位置，继续读取数据，两次读数之差即为被测物体大小。

2、仪器技术指标（1）550mn光具座①平行光管物镜名义焦距？’= 550 mm通光口径 D = 55 mm相对孔径1:10②平行光管物镜物方焦平面上分划板玻罗板刻线间距：1、2、4、10、20mm星点板十字线分划板鉴别率板U号、川号③测量显微镜物镜：1倍测微目镜：分划板格值1mm测微鼓轮格值0.01 mm（2）GJZ —1型光具座①平行光管物镜名义焦距？’= 1000 mm 实测焦距？’= 997.47 mm 通光口径 D = 100 mm相对孔径1:10②平行光管物镜物方焦平面上分划板玻罗板刻线间距：1、2、4、10、20mm星点板星点直径：0.005 mm、0.008 mm、0.01 mm十字线分划板刻度范围±20，格值鉴别率板1 、2、3、 4、 5号③测量显微镜物镜：1 倍 NA = 0.0752.5倍NA = 0.0810 倍NA = 0.25 测微目镜：分划板格值 1mm测微鼓轮格值被测物镜最大口径被测物镜焦距范围（3）CXW —1 型光具座 ①平行光管物镜名义焦距通光口径相对孔径复消色差）? = 2000 mm D = 150 mm 1:13.3实测焦距=1973.9 mm1mm 0.01 mm±40° 25 mm测微鼓轮格值 0.01 mm②平行光管物镜物方焦平面上分划板玻罗板刻线间距： 1、2、4、10、20、40mm星点板星点直径： 0.005 mm 、0.008 mm 、0.01 mm十字线分划板刻度范围 ±20，格值鉴别率板1 、2、3、 4、 5号③测量显微镜物镜：0.25倍 NA = 0.015 0.5倍 NA = 0.031 倍 NA = 0.0752.5倍 NA = 0.0810 倍NA = 0.25测微目镜：分划板格值测微鼓轮格值测量显微镜偏摆角度测量显微镜横向移动量测量显微镜高度升降范围±5 mm 被测物镜最大口径 ① 130 mm 被测物镜焦距范围±1200 mm3、仪器调整与操作（ 1 ）根据测量项目选择平行光管物镜物方焦平面上分划板。

(整理)光学零件检验方法

光学零件加工技术实验讲义实验一光学零件毛坯的成型一、实验目的：1、了解古典法加工块料毛坯粗磨成型的工艺过程；2、熟悉所用设备、材辅料等相关知识。

二、实验设备及用品切割机、粗磨机、滚圆机、K9玻璃、金刚砂三、实验步骤1、取块料玻璃，在切割机上按30x30x20mm 切割；2、在平面粗磨机上，分别用100#，240#金刚砂磨平第一面；3、将磨平的一面用胶粘在平的垫板上，排列均匀；4、在粗磨机上，手持垫板，用100#，240#金刚砂整盘研磨第二面，要不断更换垫板位置，使之研磨均匀。

同时要用卡尺测量，保证厚度和平行度； 5、将两面磨平的平行玻璃板粘成条，宽：长=1：8～1：10；6、在滚圆机上，将玻璃条滚圆成棒，∆Φ+Φ=Φ0；7、将玻璃棒在电热板上加热，使粘胶熔化并逐一拆开玻璃板； 8、用酒精等有机溶剂清洗玻璃；9、用粗磨盘开球面，手持比例移动，更换位置，开出具有一定曲率半径的球面零件； 10、检验，用铁样板或试擦贴度的方法。

四、讨论1、在粗磨平面时，为什么第一面磨平单块加工，而第二面磨平可成盘加工？2、检验时，铁样板或试擦贴度为何从边缘接触密切？实验二金刚石磨轮铣磨球面一、实验目的1、验证光学零件铣磨原理；2、了解粗磨铣磨工艺过程；3、熟悉铣磨机工作原理和调整方法；4、要求铣磨如图1所示的透镜。

二、实验设备与用具透镜铣磨机QM08A 、金刚石磨轮（M D =20mm ，r=2mm ，粒度#100，浓度100%）、千分尺、扳手、透镜毛胚（mm 010.025-φ，d15mm ）、擦镜盘等。

三、铣磨原理球面零件的铣磨原理如图2、图3所示。

磨轮轴轴线与工作轴轴线相交于0点，两轴线的交角为α，筒形磨轮1绕自身轴线作高速旋转，工件2绕工件轴转动。

磨轮断面在工件表图3-2凸球面铣磨原理图3-3凹球面铣磨原理按图2与图3，有以下关系式：)(2sin r R D M±=α （1）式中 α——磨轮轴与工作轴夹角；M D ——磨轮中径；R ——工件被加工面的曲率半径； r ——磨轮端面圆弧半径（凸面取“+”号，凹面取“-”号）上式也可以写成r D R Mαsin 2=（2）当磨轮选定后，M D 与r 均为，调节不同的α角，既可加不同曲率半径的球面零件。

(光学测量技术)第4章光学零件的测量

第4章光学零件的测量 (1)光圈不圆，呈椭圆形。此时用椭圆的长轴和短轴方向上干涉条纹之差(或在互相垂直的方向上干涉条纹的最大代数差值)Δ 1 N 来表示，并称为像散偏差。
其中， N x 、 N y 分别为椭圆长、短轴方向的光圈数，它们都为代数量。 (2 )光圈局部变形。变形量用光圈数表示为 Δ 2 N ，称为局部偏差。一般情况下，半径偏差和面形偏差总是同时存在，因此，有的光圈在样板孔径之内可能看不到其全部，而只能看到其一分。在 GB2831-81 中，将上述偏差都称为面形偏差。
第4章光学零件的测量检验面形偏差时，应使由标准面上反射得到的标准波面与被测面上反射得到的测试波面两者球心重合，或稍有横向偏离，并观测其干涉图，当上述两波面之间没有差别时，干涉图为均匀一片或很少的几条平行直条纹，并且不管条纹方向如何(它对应两波面球心沿不同方向横向偏离)都为直线，间距也相等。如果存在面形偏差，则条纹呈现椭圆形或发生局部弯曲(分别对应 Δ1 N 和 Δ 2 N )，这时可按前述光圈识别方法判读。
第4章光学零件的测量下面先讨论面形偏差的表示方法和光圈的识别方法。 1 )球面零件面形偏差的表示方法半径偏差:即使零件的表面是标准球面，它还可能与样板有不同的曲率半径，此时产生规则的牛顿环(光圈)，这种半径偏差就可以用有效孔径内的光圈数 N 表示。为表示偏差的性质，光圈数 N 用代数量表示。高光圈 N 取正值;反之， N 取负值。样板的孔径一般要大于被测零件的孔径。面形偏差:指被检面对球面的偏离。这种偏差一般可分为两种情况。
第4章光学零件的测量测量曲率半径时，只需移动被测件，使被测面的球面的顶点及球心分别瞄准标准球面球心，并测出被测件移动的距离，即可得到被测球面的曲率半径。被测件移动的距离可由精密测长机构(如光学测长、计量光栅测长或激光测长)测出。在这里，瞄准是通过干涉的方法进行的，即以瞄准时干涉场上干涉图的特征作为判别准则来进行瞄准，由第 2 章干涉仪的介绍可知，这个位置的干涉条纹最疏，甚至看不到条纹 (干涉场上具有均匀的亮度)。

(光学测量技术)第7章光学系统像质检验与评价

第7章光学系统像质检验与评价
一、检验光学系统的共轴性检验前，应调节待测系统光轴与平行光管光轴准确一致。在此基础上，用白光照明，如果所观察到的衍射环不同心，或同一环上光能分布不一致，或颜色不一样，则表明待测系统的共轴性遭到破坏。共轴性检验在多组分离物镜的装配过程中使用最多，也非常重要，由此可将各组间的光轴调到严格同轴。
为了便于观察，一般取人眼的分辨角 α =2 ' ~4 ' ，代入上式则有
当显微镜的数值孔径选定后，其垂轴放大率 β 也就确定了。因此，只要合理选择目镜的放大率，即可满足显微镜总放大倍率的要求。
第7章光学系统像质检验与评价
三、前置镜参数的选择若对望远系统或其它平面光学元件做星点检验，则应采用前置镜进行放大观察。对前置镜除要求像质好外，还应使其入瞳直径大于待测系统出瞳直径，放大率满足人眼分辨星点像细节的要求。第一、二衍射亮环经待测望远系统后的角距离 Δ θ' =Δ θΓ =1.044 λ / D' 。显然，前置镜放大率应为
第7章光学系统像质检验与评价上式所代表的几何图形及各量物理意义如图 7.1 所示。
图 7.1 衍射受限系统参量与艾里班光强分布
第7章光学系统像质检验与评价
艾里斑是由中央亮斑及若干亮度迅速减弱的同心外环组成的。艾里斑各极值点的相关数据见表 7－1 。
第7章光学系统像质检验与评价
计算表明，理想星点像的光强分布不仅是轴对称的，而且最佳像面前、后对称截面上，其星点衍射像的光强分布也是对称的。
第7章光学系统像质检验与评价 7. 1. 2 星点检验装置
对于透镜型的光学系统或零件，星点检验的装置主要由焦面上装有星孔光阑的平行光管和观察显微镜组成，如图 7. 2 所示。

光学零件图解说

• 对材料的要求 • 对零件的要求
对材料的要求
△ △
光学均匀性光吸收系数应力双折射
条纹度气泡度对零件的要求
△N △R
θⅠ θⅡ
倒二面角倒三面角
对材料的要求
• nd • vd • 光学均匀性 • 光吸收系数 • 应力双折射 • 条纹度 • 气泡度
nd值（折射率）
• 光在不同的介质中传播时，具有不同的速度。在物理学中折射率定义
对光洁度的标注
• 图纸中应按有关规定标出每一面的光洁度要求。若各表面的光洁度要求相同时，则只在图纸的右上角标出“全部××”，若大部分表面的光洁度要求相同，而少数表面要求不同时，则只在少数表面上标出加工代号，其余的加工代号在图纸右上角标明，如“其余××”。
光洁度符号 1 3.2
2 1.6 3 0.01
• 零件的直线尺寸和角度及公差； • 倒角尺寸及公差； • 零件表面通光区域尺寸。 • 棱镜零件图上若未画出棱的倒角图形，
则所标注的尺寸一律为到尖棱的尺寸。 • 标注棱镜角度公差时，一般注在锐角上。
对倒角的标注
• 光学零件图上一般用图形和文字表明倒角要求。若图面上的倒角尺寸小于2毫米时，一般不绘制出实际倒角图形，只需在倒角处引出细实线，标注其倒角尺寸，不允许倒角的棱线，应用细实线引出，并注明“尖棱”，（我们现在一般标注的是“倒脊不可”。）若在同一图形上所有或部分倒角尺寸均相同时，则只需用文字在技术要求中注明“全部倒角 ××”或“其余倒角××”“未注倒角 ××”。
• 倒二面角－－给两个相交平面的棱线倒角
• 倒三面角－－给三个相交平面的棱角倒角
• D0－－光学零件的有效孔径、有效范围 • θⅠ－－棱镜第一平行差 • θⅡ －－棱镜第二平行差 • (光线从反射棱镜的入射面垂直入射，光线

光学术语解释

焦点1., 它反映了一个光学系统对物体聚焦的能力.一个光学系统成像亮度指标, 一般简称F 数(如传统相机上所标识), 在同样的光强度照射下, 其数值越小, 则像面越亮, 其数值越大, 则像面越暗. 对于一般的成像光学系统来说, 就比较合适, 如果要求F 数越小, 则设计越难, 结构越复杂, 制造成本就越高.一个光学系统所能成像的角度范围. 角度越大, 则这个光学系统所能成像的范围越宽, 反之则越窄. 在实际产品当中, 又有光学FOV 和机械FOV 之分, 光学FOV 是指SENSOR 或胶片所能真正成像的有效FOV 范围, 机械FOV 一般大于光学FOV, 这是有其他考虑和用途, 比如说需要用机械FOV 来参考设计Module 或者手机盖的通光孔直径大小.光学总长是指从系统第一个镜片表面端表面(一般指Barrel 表面)到像面(例如Sensor 表面)的距离.一般来说, 镜头太长或太短其设计都会变得困难, 制造时对工艺要求较高.(示意图如下页, UNION 的镜头规格书中图面所标注的E 即为机械总长)机械后焦是指从镜头机械后端面到像面的距离, 而光学后焦是指从镜头最后一个镜片的最后一面到像面的距离. 它们两者的差别随不同光学系统的不同而不同. 同时在光学行业内对光学后焦也有两种表达, 联合光电目前采用光学后焦1的描述..而最佳对焦距离是指一个光学系统景深最佳时的调焦距离, 这里讲的最佳在实际应用时其实是相对而言的. 对焦距离取决于使用者(客户或消费者)希望光学系统所能拍摄的距离范围.相对于物体本身而言的失真程度.光学畸变是指光学理论上计算所得到的变形度, TV 畸变则是指光学后焦（1）光学后焦（2）IRF Image Plane BE （机械后焦）实际拍摄图像时的变形程度, DC 相机的标准是测量芯片(Sensor)短边处的变形.一般来说光学畸变不等于TV 畸变, 特别是对具有校正能力的芯片来说. 畸变通常分两种: 桶形畸变和枕形畸变，比较形象的反映畸变的是哈哈镜，使人变得又高又瘦的是枕型畸变，使人变得矮胖的是桶型畸变.度相对于中心区域亮度的比值, 无单位. 在实际测量的结果中, 它不仅同光学系统本身有关, 也同所使用的感光片(SENSOR)有关. 同样的镜头用于不同的芯片可能会有不同的测量结果.它是指光学系统(镜头)所能拍摄范围内的光(主光线)在通过光学系统(镜头)后到达像面(如SENSOR)时同像面所成的最大夹角.出射角越小设计越困难, 镜头的总长也会相对变长.它主要用于调整整个系统的色彩还原性. 它往往随着芯片的不同而使用不同的波长范围, 因为芯片对不同波长范围的光线其感应灵敏度不一样.对于目前应用较广的CMOS 和CCD 感光片它非常重要, 早期的CCD 系统中, 采用简单的IRF往往还不能达到较好的色彩还原性效果.它从一定程度上反映了一个光学系统对物体成像的分辨能力.一般来说, MTF 越高, 其分辨力越强, MTF 越低, 其分辨力越低.由于MTF 也只是从一个角度来评价镜头的分辨率,也存在一些不足, 故在目前的生产中, 大多数还是以逆投影检查分辨率为主.桶形畸变枕形畸变TV DIST=(B+C)/2-A (B+C)/2X100(%)（1）塑胶镜头：塑胶镜片成形时间一般为6-8个小时, 镀膜5-6个小时, 组立4-8个小时, 检测及数据准备4-5个小时, 所以在没有库存而模具又能够及时切换的情况下, 从接到P/O或联络到样品完成需要2-3天的时间；（2）玻璃镜头：周期比塑胶镜头周期长很多，最简单的定焦镜头，发出图纸时，如果供应商已备好材料，马上日夜加班加工零件，我司接到零件后加班组装、检测，在一切顺利，没有出现任何差错的情况下，7天左右可提供样品。

光学测量

1.光学测量：对光学材料、零件及系统的参数和性能的测量。

2.直接测量：无需对被测的量与其他的实测的量进行函数关系的辅助计算，而直接得到被测值的测量。

3.间接测量：直接测量的量与被测的量之间有已知的函数关系，从而得到该被测量的测量。

4.测量误差原因：（测量装置误差）（环境误差）（方法误差）（人员误差）。

5.测量误差按其特点和性质，可分为（系统误差）、（偶然误差）和（粗大误差）。

6.精度：反应测量结果与真实值接近程度的量。

7.精度分为：①正确度:由系统误差引起的测量值与真值的偏离程度②由偶然误差引起......③由系统误差和偶然误差引起的......8.偶然误差的评价:(标准偏差)(极限误差)。

9.正态分布特征：（单峰性）（对称性）（有界性）（抵偿性）。

10.确定权的大小的方法：（根据测量次数确定）（由标准偏差确定）。

11.对准（横向对准）是指在垂直于瞄准轴方向上，使目标和比较标记重合或置中的过程，又称横向对准。

12.调焦（纵向对准）指目标和比较标记瞄准轴方向重合或置中的过程。

13..对准误差：对准残留的误差。

14.调焦误差：调焦残留的误差。

15.常用调焦方式：（清晰度法）、（消视差法）。

16.清晰度法：以目标象和比较标志同样清晰为准，其调焦误差由几何景深和物理景深决定。

17.消视差法：以眼睛垂直于瞄准轴摆动时看不出目标象和比较标志有相对错动为准，调焦误差受对准误差影响。

18.平行光管：是光学测量中最常用的部件，发出平行光，用来模拟无限远目标，主要由（望远物镜）和（安置在物镜焦平面上的分划板）构成。

19.调校平行光管的目的：是使分划板的分划面位于物镜焦平面上。

调校方法：（远物法）、（可调前置镜法）、（自准直法）、（五棱镜法）和（三管法）。

20.自准直仪：（自准直望远镜）（自准直显微镜）。

21.自准直目镜是一种带分划板和分划板照明装置的目镜。

一般不能单独使用，应与望远镜物镜配合构成自准直望远镜；与显微镜物镜配合构成自准直显微镜。

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(b) 负透镜图2-25 光学元件焦距测量原理
（二）测量仪器放大率法测量焦距的专用仪器为焦距仪，此外也可以在光具座上应用本方法测量焦距。焦距仪主要由平行光管、透镜夹持器和测量显微镜构成。测量时将被测透镜装在透镜夹持器上，平行光管的分划刻线经平行光管物镜和被测透镜成像在被测透镜的焦面上，再经显微物镜成像在测微目镜的分划板上，测出分划板上这个像的大小，即可求出被测透镜的焦距。当显微镜看清被测透镜焦面上的刻线像时，记下显微镜的位置读数，然后轴向移动显微镜使之调焦在被测透镜的后表面上，再次记下显微镜的位置读数，两次读数之差即为被测透镜的顶焦距。
3
3
2
3
根据上表，当选用分划板刻线为20mm，成象大小为5mm时，可算得放大率法测量焦距时的相对合成标准不确定度为。
uc = = u1 + u 2 + u 3 + u4
2 2 2 2
1%
2
0 .0 0 0 5 0 .0 0 0 5 + + + 1% 20 5
★放大率法测量焦距和顶焦距
这种方法主要用于测量望远镜物镜、照相物镜和目镜的焦距和顶焦距，也可用于生产中检验正、负透镜的焦距和顶焦距。
（一）测量原理
y y f f 0
f f 0 y y
本方法测量负透镜的焦距时，焦距计算公式：
f f 0 y y
(a) 正透镜
被测光学系统
像分析器
采集与数据处理系统
光学靶标和电子靶标积分球光源与工作电源调整台与转台控制器像分析平台控制器光源控制器
计算机
靶标发生器模块
主控制系统模块
图像采集处理模块
图连续变焦电视系统综合调试设备系统工作原理图
（三）测量注意事项
正透镜：焦距的最大值受仪器导轨长度限制；
负透镜：受显微镜工作距离的限制。平行光管通光口径要大于被测透镜的有效口径；测量显微镜数值孔径大于或等于被测透镜相对孔径的一半，对于负透镜接近轴焦距。
（四）不确定度分析对焦距测量公式进行微分得：
df f
不确定度分量

df f 01
§2.3.1 光学零件及光学系统焦距测量原理
★ 焦距和顶焦距光学元件的焦距被定义为平行于光学系统光轴的平行光束经过光学系统后的会聚点（焦点）到光学系统的像方主点的距离。
f y tg
（2-22）
式中： f — 被测系统焦距，单位为mm; y — 象高，单位为mm;
— 入射角，单位为rad。
f = y 0 /tg ω
图 2-27 精密测角法测量焦距 1-度盘；2-被测物镜；3-刻线尺；4-望远镜
图 2-28 平行光管物镜焦距的测量 1-分划板；2-平行光管；3-物镜；4-经纬仪
（二）不确定度分析在精密测角法中，引起焦距测量误差因素主要为刻线尺的间隔 y 0 的标准不确定度 U ( y ) 及角度测量的标准不确定度 U ( y )，于是焦距的测量标准不确定度可表示为：

★精密测角法测量焦距
这种方法主要用于准确测量长焦平行光管物镜的焦距。它是常用方法中最准确的方法。（一）测量方法与设备在被测物镜的焦平面上，垂直于光轴设置一玻璃分划板。其中A和B是它上面的两条已知间隔为2 y 0 的刻线。该两刻线对称位于被测物镜光轴两侧，它们对物镜主点的张角为2ω，则当分划板被照亮后，刻线A和B发出的光束经被测物镜成为两束夹角为2ω 的平行光。用测角仪器上的望远镜先后对准刻线A和 B，望远镜转过的角度为2ω，则被测物镜焦距为：
式中，f 0 / k y 为仪器常数，以C 0 表示，于是
f C0D
仪器常数C0 y1=13.7 y2=5.50 y3=2.75 5 1 0.5× 1× 5× 200 71 25.7 20 10 2 2 50 25 5 3 100 50 10
显微物镜放大率β
显微物镜焦距 (mm)
正切条件公式：
垂轴放大率（β）公式：

ห้องสมุดไป่ตู้f x

x f
§2.3.2 光学零件及光学系统焦距测量方法
序号测量方法测量对象比较说明
1
放大率法
设备简单、操作方便、使范围较望远镜物镜、照相物镜、大、准确度较高、目前最常用的目镜、正透镜和负透镜方法
平行光管物镜显微镜物镜焦距为几米到几百米的物镜负透镜较长焦距照相物镜长焦距物镜测量准确度高，用于平行光管物镜焦距的标定测量准确度与放大率法差不多，适用于短焦距物镜的测量测量准确度不高，设备简单测量准确度与放大率法相当测量准确度与放大率法相当，需要专用光学台测量准确度不高，不需要专用测量设备
3
4 5
6
7 8
系统畸变
信噪比光轴一致性
0 ～35%
0～60dB 0～10′
0.5%
1～2dB 5"
图电视跟踪摄像机性能参数综合测试仪工作原理
图电视跟踪摄像系统光电主要参数测量光学原理
图电视跟踪摄像系统性能参数综合测试仪三维构成图
多维调整台
多维调整台
光学平台
被测光电系统
显视器
反射式平行光管
2
2

2
相对扩展不确定度为
U = 3 u1 + 3 u 2 +
2 2 2 2 2
= 0 .3 %
2 u3 + 3 u4
2
2
2

图1-29 一种数字图像法测量焦距的总体布局
数字图像法是通过图象处理及机电控制进行光电自动定焦后计算出线对间距并自动计算出焦距。其中，关键之一，光电自动定焦的有效性和重复性；关键之二，从图像中准确计算线对间距
数值；关键之三，测量装置的标定。
图1-30 数字图像和实际像的对应关系
图1-30表示了分划图形、CCD靶面位置上的分划像和采集到的数字图像之间的关系。分划图形线对间距为 y，分划像线对间距为 y，数字图像是灰度值分布的矩阵 y ，其中线对间距对应像素数 r 。r 和之间存在一个比例系数 p，即 y r p （2-27）用 w 表示液晶屏的像素间距，表示分划图形间距对 m 应的液晶像素数。于是根据放大率法原理，透镜焦距可表示为 f （2-28）式中 p 值可通过数字图像的算法求得， C f r w 是一个（下标std表示标准透镜）常数，可用焦距标准透镜 f std 精细标定，进而由上式算出焦距 f 。
y w m w m p C0 m
0 c
f f c
y
f c
r p
f c r
1
p
“电视跟踪摄像机性能参数综合测试仪”光电性能主要参数的测量技术指标序号 1 2 参数名称视场焦距轴上分辨率（不同照度）轴外分辨率（不同照度）像面均匀性光电转换函数（灰度）测量范围 ±35° 20～350 mm 10"～120" 15"～120" 0～50% 0～1.0 精度指标 0.5′ 0.5% 6" 8" 5% 5%

dD D

dy y

d (K ) K
评定方法 A
A A A
(2-25)
分布正态正态矩形正态
不确定度来源
ui ( y)
0.1%
0.0005 mm 0.0005 mm 0.1%
K值
灵敏系数 1
1 1 1
u1
u2
u3
u4
平行光管物镜焦距标准误差引起的
分划板刻线误差引起的对准误差与估读误差引起的测量显微镜放大率误差引起的
光学元件的顶焦距被定义为平行于光轴的平行光束经过光学系统后的会聚点（焦点）到光学系统
最后一面顶点的距离。顶焦距通常又叫截距。
测量焦距所依据的原理，主要都是几何光学中与焦距有关的基本公式（假定物、像空间都是空气介质），常用的几个公式如下：牛顿公式：
x x ff
f y tg
1
2
uC
1 2 2 2 u1 ( y ) f u2 ( y) y sin 2 0
2
2
（2-26）
★数字图像法测量焦距原理及实验装置液晶分划置于平行光管物镜焦平面上，CCD靶面垂直光轴置于被测光学系统的后焦面附近，由计算机控制实现：液晶分划图形的发生、光电自动定焦、分划图像的采集、数字图像的分析与处理以及测试结果的输出。
图2-26 焦距仪结构示意图 1.平行光管 2.透镜夹持器 3.测微目镜
玻罗板
设以 1 / k m m 表示测微目镜的螺距，则 y 的表示方式为 y D / k ，因此有
f f 0 D ky
(2-23) （2-24）
焦距测量范围（mm）
正透镜 50～ 1000 25～ 1200 5～240 负透镜 -55～550 -20～120 -5～-20
2 3 4 5 6 7
精密测角法附加接筒法特长焦距测量法附加透镜法节点法远距离物体成像法
焦距测量时为达到预期的准确度，注意以下几点： ①平行光管、显微镜（或前置镜）的光轴与被测光学系统的光轴应基本重合。 ②通过被测光学系统光束充满指定的有效孔径。要求观测系统不切割被测光学系统的成像光束。 ③测量用平行光管焦距不小于被测光学系统焦距的3 倍。 ④测量时，应按被测光学系统实际工作状态安排测量光路。 ⑤测量焦距安置分划板时，应使光轴通过分划板刻线的对称中心。最外面一对刻线的间距应小于平光管物镜焦距的1/40。