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将被测透镜置于平行光管的物镜前面，这样被测透镜的焦面上就会呈平行光管中分划板的一对刻线的像。
其原理图如下：
图1.2 测正透镜焦距原理图
则有下式：
式中的 和y是已经准确知道的。这样一来，只需测出刻线像的间距y，再用y乘以已经知道的系数 ，就可以得到所测透镜的焦距 。而且负透镜也可通过此方法来测得。
若用此方法测量本系统的长焦距，要求所采用的平行光管焦距是被测系统焦距的2~5倍，对于焦距达30~50m且体积庞大的本系统而言，所要求的平行光管焦距达上百米，这样的平行光管制作难度太大，以致无法得到，且由精度分析可知，这对于平行光管制作精度要求很高，无法实现。
（3）精密测角法
将刻线宽度已知的标准网络板放置在所测系统的焦面位置，通过精密机械来保证网络板可以准确定位在焦面，同时确保网络板几何中心以及该光学系统的光轴能够重合。在所测光学系统的物方，用T9高精度经纬仪，对准网络板刻线后对角度进行测试，再根据测量出的不同的视场角以及它所以相应的像高值，计算所测量系统的焦距[13]。但这种方法对测量设备的精度要求非常高，同时操作比较复杂。
（4）Moiré条纹偏折法
如下图所示，两块栅线平行的光栅，光栅的周期均为P，第一块光栅在经过 后，光栅周期被放大为 ，与第二块光栅形成的Moiré条纹的周期数与透镜的焦距有如下关系:
图1.3 Moiré偏折法焦距测量原理图
图中光栅 和 相距 ，被测透镜距光栅 的距离为l，f为被测透镜的焦距。
其中 为透镜孔径尺寸(或者是通光孔径尺寸)，N为Moiré条纹数。上式中p、
、 均为固定的参量，通过条纹计数就可以得出透镜的焦距值。测量精度主要
取决于条纹计数的精度。
（5）傅立叶频谱法
频谱法测量透镜的焦距一般是针对傅立叶透镜测量的。测量的原理主要是通过平行光或者准直的相干光照射光栅或者是狭缝，通过被测透镜后，在被测透镜的后焦面上测量各级频谱点相对于零频的距离，从而得到被测透镜的焦距。
图1.4 采用全息光栅频谱法测量透镜焦距
在傅立叶平面上满足下式:
其中， 为空间频率， 为变换平面的空间位移， 为傅立叶变换透镜的焦距， 为照射光波的波长。由上式，通过 ， ， 就可以求得被测傅立叶变换透镜的焦距。
以下为两种细节方法：
（1）对称双圆孔傅里叶干涉条纹法：用照相缩微法制作一个小孔距对称的双圆孔作为待测透镜的傅里叶变换输入函数，然后利用其变换频谱面上的干涉条纹间距来计算透镜焦距。这种方法的好处比较明显，装置及操作简单，测量精度较高，但是只适用于中短焦距的测量。
（2）单缝傅里叶变化频谱法：通过测量频谱面上暗纹之间的距离来计算焦距，所需要的是精确的测量狭缝的宽度。由于狭缝的变化，例如不规则不平行之类会引起较大的测量误差，并且不能确定条纹的平面是否就在透镜的后焦面上。
经过分析发现，使用傅立叶频谱分析法测量焦距，虽然数字化和自动化程度较高，测量精度较高，但是由测量原理可以看出，设备相对复杂，并且这一方法只适合于中短焦距的测量。