使用GXY-08A型光学座测量的技术优化

以上介绍了放大率法测量焦距的基本原理。下面以焦距210 mm，相对孔径1/4.5的照相物镜在光具座上测焦距为例说明其主要测试技术。

照相物镜装在透镜夹持器上，它工作时的物方对向平行光管，并注意不要使其光轴倾斜。平行光管用玻罗分划板，它上面的四对刻线的间距分别为30 mm、12 mm、6 mm、3 mm。调好它的伸缩筒的零位。根据被测物镜焦距的名义值210 mm（也可以是粗略估计值）可知，最外面一对刻线在被测物镜焦面上的像的间距约为5 mm，小于目镜测微器的测量范围［见图3−14（a），共刻有30格，格值0.25 mm，故测量范围为30×0.25=7.5 mm］，因此测量显微镜可选用1×显微物镜（焦距为97.76 mm），其工作距离约为190 mm。轴向移动透镜夹持器，用一张描图纸承接被测物镜焦面上的刻线像，当清晰的像距离显微物镜约190 mm时，固紧夹持器底座，再用显微镜对刻线像小量调焦，以看到清晰无视差的刻线像为准，这时显微镜已调焦在被测物镜的后焦面上。上下和横向移动显微镜使像成在视场中央，再绕自身光轴转动显微镜，使目镜测微器活动分划板的竖线与刻线像平行，如图3−14所示。用目镜测微器测出某对刻线像的间距y′，即可计算被测焦距f′。轴向移动显微镜调焦在照相物镜最后一个表面的顶点上（即看清楚顶点附近表面上的灰尘或脏点），移动的距离即为照相物镜的后顶焦距。将镜头调转180°，用与测后顶焦距相同的方法测出前顶焦距。

图3−14　测量显微镜的视场和测微手轮示意图

为了简化焦距的计算，要求目镜测微器测y′时得到的读数再乘以整数（最好是5或10的倍数），就等于被测焦距值。为此，需要合理选择光具座的一些参数。因为GXY−08A型光具座的目镜测微器的读数为实际距离的四倍，所以当测某对刻线像的间距y′得到读数为d时，设显微镜的垂轴放大率为β，则d=4βy′。代入式（3−24），得到被测焦距与d的关系为

式中，为仪器常数，以C0表示。于是得(www.xing528.com)

要使C0等于整数，必须使为β•y的整数倍。表3−2给出了GXY−08A型光具座的六种放大率β和四对刻线间距y对应的C0值。

被测正透镜的焦距最大值受仪器导轨长度的限制，负透镜则受显微镜工作距离的限制。表3−2所列的焦距测量范围是根据导轨长度只有2 m，显微镜的工作距离随β的增大而迅速减小，以及d值太小会影响测量精度（通常令d在2.5～24范围内）这样一些限制条件确定的。能测顶焦距的最大值也大致与表中所列的焦距最大值相同。

表3−2　几种β和y值所对应的C0值

由于被测透镜球差的影响，全口径对应的最佳像点位置一般不与近轴焦点重合，因此，应尽量测量被测透镜全口径工作时的焦距。为此，除要求平行光管通光口径大于被测透镜有效孔径外，还要求测量显微镜的数值孔径（表3−2）大于或等于被测透镜相对孔径的一半（即被测透镜轴上点成像光束全部进入显微镜成像）。例如，测量f′=210 mm，=1/4.5的照相物镜最大相对孔径的焦距时，应选5×显微物镜（NA=0.14，1/4.5＜0.28）；若测=1/8时的焦距，勉强可选1×显微物镜（NA=0.06），最好选2.5×显微物镜。用5×物镜分别测照相物镜相对孔径=1/4.5和1/8时的焦距，各测5次取平均值得=210.88 mm和=211.14 mm，二者相差0.26 mm，从中可以看出被测物镜像差的影响。

上述对显微物镜数值孔径的要求，在测量负透镜焦距时，往往是做不到的。这时测得的焦距值常常接近于它的近轴焦距。