[发明专利]差动共焦干涉元件多参数测量方法与装置

权利要求书

1.差动共焦干涉元件多参数测量方法，其特征在于：打开点光源，由点光源出射的光经第一分光镜、准直透镜和会聚透镜后形成测量光束并照射在被测元件上；调整被测元件的光轴，使其与测量光束共光轴；由被测元件反射回来的光通过会聚透镜和准直透镜后由第一分光镜反射，射向第二分光镜，第二分光镜将光分成两路，一路进入面形干涉测量系统，另一路进入差动共焦测量系统；通过面形干涉测量系统形成干涉图形，通过差动共焦测量系统形成差动共焦响应信号；由干涉图形测量被测元件的表面面形，由差动共焦响应信号测量球面元件表面曲率半径、透镜顶焦距、透镜折射率、透镜厚度及镜组轴向间隙。

2.根据权利要求1所述的差动共焦干涉元件多参数测量方法，其特征在于：当用差动共焦测量系统产生的差动共焦响应信号测量球面元件表面曲率半径时，其具体步骤如下

(a)将被测球面元件放置于会聚透镜后方，调整被测球面元件，使其与测量光束共光轴，光照射到被测球面元件表面后部分被反射；

(b)移动被测球面元件，使其沿光轴方向扫描，差动共焦测量系统通过探测差动共焦响应信号的绝对零点来确定测量光束焦点与被测球面元件表面的顶点位置相重合，记录此时被测球面元件的位置Z₁；

(c)继续沿光轴方向移动被测球面元件，再次通过探测差动共焦响应信号的绝对零点来确定测量光束焦点与被测球面元件表面的球心位置相重合，记录此时被测球面元件的位置Z₂；

(d)计算被测球面元件表面的曲率半径r＝|Z₁-Z₂|。

3.根据权利要求1所述的差动共焦干涉元件多参数测量方法，其特征在于：当用差动共焦测量系统产生的差动共焦响应信号测量透镜顶焦距时，其具体步骤如下

(a)将会聚透镜取下，在准直透镜出射的平行光路处放置被测透镜，调整被测透镜，使其与准直透镜共光轴，平行光经被测透镜后形成测量光束；

(b)在被测透镜后放置平面反射镜，调整平面反射镜，使其与测量光束的光轴相垂直，光照射到平面反射镜表面后被反射；

(c)移动平面反射镜，使其沿光轴方向扫描，差动共焦测量系统通过探测差动共焦响应信号的绝对零点来确定被测透镜的焦点与平面反射镜的表面相重合，记录此时平面反射镜的位置Z₁；

(d)沿光轴方向移动平面反射镜至被测透镜的后顶点，记录此时平面反射镜的位置Z₂；

(e)计算被测透镜的顶焦距l_F’＝|Z₁-Z₂|。

4.根据权利要求1所述的差动共焦干涉元件多参数测量方法，其特征在于：当用差动共焦测量系统产生的差动共焦响应信号测量透镜折射率及厚度时，其具体步骤如下

(a)将被测透镜放置于会聚透镜后方，调整被测透镜，使其与测量光束共光轴。将平面反射镜放置于被测透镜后方，调整平面反射镜，使其与测量光束的光轴相垂直；

(b)整体移动被测透镜和平面反射镜，使其沿光轴方向扫描，差动共焦测量系统通过探测差动共焦响应信号的绝对零点来确定测量光束焦点与被测透镜前表面的顶点位置相重合，记录此时被测透镜和平面反射镜的整体位置Z₁；

(c)继续沿光轴方向整体移动被测透镜和平面反射镜，使测量光束聚焦到被测透镜后表面，通过探测差动共焦响应信号的绝对零点来确定测量光束焦点与被测透镜后表面相重合，记录此时被测透镜和平面反射镜的整体位置Z₂；

(d)继续沿光轴方向整体移动被测透镜和平面反射镜，使测量光束穿过被测透镜后聚焦到平面反射镜的表面，通过探测差动共焦响应信号的绝对零点来确定测量光束焦点与平面反射镜的表面相重合，记录此时被测透镜和平面反射镜的整体位置Z₃；

(e)移除被测透镜，沿光轴方向移动平面反射镜，通过探测差动共焦响应信号的绝对零点来确定测量光束焦点与平面反射镜的表面相重合，记录此时平面反射镜的位置Z₄；

(f)结合被测透镜前表面的曲率半径r₁、被测透镜后表面的曲率半径r₂、会聚透镜的焦距f₁及光瞳半径R，使用光线追迹的方法精确获得被测透镜的折射率n和厚度d。