反射式激光差动共焦曲率半径测量方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于光学精密测量技术领域，涉及一种反射式激光差动共焦曲率半径测量方法与装置。该方法利用激光差动共焦光强响应曲线过零点与系统焦点精确对应这一特性，移动被测镜对物镜焦点及其后表面顶点进行聚焦测量获得被测镜位置差值L1，再移动反射镜对物镜焦点及其后表面顶点进行聚焦测量获得反射镜位置差值L2，利用测得的被测镜位置差值L1和反射镜位置差值L2求得被测镜曲率半径值，实现曲率半径高精度测量。与已有的测量方法相比，本方法不仅能实现凹面镜曲率半径测量，还能用于凸面镜曲率半径测量，具有测量精度高、测量光路短和抗环境干扰能力强等优点。

【技术实现步骤摘要】
201610307770

【技术保护点】
反射式激光差动共焦曲率半径测量装置，其特征在于：包括点光源(1)、分光镜(2)、准直透镜(3)、环形光瞳(4)、物镜(5)、物镜后表面顶点(6)、测量光束(7)、被测凸面镜(8)、被测凹面镜(9)、反射镜(10)、焦前针孔(11)、焦前光强传感器(12)、差动共焦探测系统(13)、分光棱镜(14)、焦后针孔(15)、焦后光强探测器(16)，其测量光路为：打开点光源(1)，由点光源(1)出射光经分光镜(2)和准直透镜(3)形成准直光束，物镜(5)将准直光束会聚成测量光束(7)聚焦在被测凸面镜(8)、被测凹面镜(9)或反射镜(10)附近；沿光轴移动被测凸面镜(8)、被测凹面镜(9)或反射镜(10)将测量光束(7)反射，反射回来的光束反向透过物镜(5)和准直透镜(3)被分光镜(2)反射进入差动共焦探测系统(13)，探测系统(13)将轴向光强信息经处理后得到差动共焦光强响应曲线，其过零点位置精确对应物镜(5)焦点；继续移动被测凸面镜(8)、被测凹面镜(9)或反射镜(10)，将测量光束(7)反射在物镜(5)后表面顶点(6)处，由后表面顶点(6)将测量光束(7)反射进入差动共焦探测系统(13)，探测系统(13)将轴向光强信息经处理后得到差动共焦光强响应曲线，其过零点位置精确对应物镜(5)后表面顶点(6)位置。...

【技术特征摘要】
1.反射式激光差动共焦曲率半径测量装置，其特征在于：包括点光源(1)、
分光镜(2)、准直透镜(3)、环形光瞳(4)、物镜(5)、物镜后表面顶点(6)、
测量光束(7)、被测凸面镜(8)、被测凹面镜(9)、反射镜(10)、焦前针孔(11)、
焦前光强传感器(12)、差动共焦探测系统(13)、分光棱镜(14)、焦后针孔(15)、
焦后光强探测器(16)，其测量光路为：打开点光源(1)，由点光源(1)出射
光经分光镜(2)和准直透镜(3)形成准直光束，物镜(5)将准直光束会聚成
测量光束(7)聚焦在被测凸面镜(8)、被测凹面镜(9)或反射镜(10)附近；
沿光轴移动被测凸面镜(8)、被测凹面镜(9)或反射镜(10)将测量光束(7)
反射，反射回来的光束反向透过物镜(5)和准直透镜(3)被分光镜(2)反射
进入差动共焦探测系统(13)，探测系统(13)将轴向光强信息经处理后得到差
动共焦光强响应曲线，其过零点位置精确对应物镜(5)焦点；继续移动被测凸
面镜(8)、被测凹面镜(9)或反射镜(10)，将测量光束(7)反射在物镜(5)
后表面顶点(6)处，由后表面顶点(6)将测量光束(7)反射进入差动共焦探
测系统(13)，探测系统(13)将轴向光强信息经处理后得到差动共焦光强响应
曲线，其过零点位置精确对应物镜(5)后表面顶点(6)位置。
2.根据权利要求1所述的反射式激光差动共焦曲率半径测量装置，其特征
在于：还包括点光源发生装置(17)、激光器(18)、光纤(19)、主控计算机(20)、
图像采集卡(21)、图像采集卡(22)、机电控制装置(23)、直线平移导轨(24)、
调整架(25)；其关系为：点光源发生装置(17)可以由激光器(18)发出的光
束经光纤(19)输出形成；焦前探测器图像采集卡(21)和焦后探测器图像采
集卡(22)分别用于将焦前光强探测器(12)和焦后光强探测器(16)采集到
的光强信息传输给主控计算机(20)处理得到系统差动共焦光强响应曲线；调
整架(25)位于直线平移导轨(24)上，用于调整被测凸面镜(8)或被测凹面
镜(9)。
3.根据权利要求1所述的反射式激光差动共焦曲率半径测量装置，其特征
在于：可将其用于球面光学元件曲率半径的高精度检测，具体测量步骤如下：
步骤一、将被测凸面镜(8)或凹面镜(9)置于物镜(5)后的测量光束(7)
中，调整被测凸面镜(8)或凹面镜(9)使其与测量光束(7)同轴；
步骤二、将沿光轴方向移动被测凸面镜(8)或凹面镜(9)，当被测凸面镜
(8)或凹面镜(9)位于物镜(5)焦点附近时，移动被测凸面镜(8)或凹面
镜(9)进行扫描，由图像采集卡(21)和图像采集卡(22)分别采集焦前探测
器(12)和焦后探测器(16)轴向光强信息，经主控系统(20)差动处理后如
图(4)所示的系统差动共焦光强响应曲线，利用差动共焦响应曲线过零点精确

\t确定物镜(5)焦点，记录此时被测凸面镜(8)或凹面镜(9)位置为zA；
步骤三、继续沿光轴方向移动被测凸面镜(8)或凹面镜(9)，当测量光束
(7)经被测凸面镜(8)或凹面镜(9)反射后聚焦在物镜(5)后表面顶点6
位置时，移动被测凸面镜(8)或凹面镜(9)进行扫描，由图像采集卡(21)
和图像采集卡(22)分别采集焦前探测器(12)和焦后探测器(16)轴向光强
信息，经主控系统(20)差动处理后如图(4)所示的系统差动共焦光强响应曲
线，利用差动共焦响应曲线过零点精确确定物镜(5)后表面顶点位置(6)，再
次记录此时被测凸面镜(8)或凹面镜(9)位置为zB；
步骤四、卸除被测凸面镜(8)或凹面镜(9)，将反射镜(10)置于物镜(5)
后的测量光束(7)中，调整反射镜(10)使其与测量光束(7)同轴；
步骤五、沿光轴方向移动反射镜(10)，当反射镜(10)位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵维谦，李志刚，邱丽荣，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11