[发明专利]多次反射式激光共焦长焦距测量方法与装置

权利要求书

1.多次反射式激光共焦长焦距测量装置，其特征在于：包括点光源(1)、分光镜(2)、准直镜(3)、环形光瞳(4)、被测镜(5)、平行平晶(6)、反射镜(9)和共焦探测系统(10)、其中共焦探测系统(10)包括针孔(11)和光强探测器(12)，其测量光路为：打开点光源(1)，由点光源(1)出射的光经分光镜(2)和准直镜(3)后形成准直光束并照射在被测镜(5)上；准直光束透过被测镜(5)和平行平晶(6)后会聚成测量光束(13)，该测量光束(13)在平行平晶(6)的右表面(7)和反射镜(9)的反射面(8)之间折叠反射；沿光轴移动反射镜(9)，当测量光束(13)会聚点位于平行平晶右表面(7)或者反射镜的反射面(8)附近时，平行平晶右表面(7)或者反射镜的反射面(8)将测量光束(13)反射，反射回来的光束再反向透过平行平晶(6)和被测镜(5)被分光镜(2)反射进入共焦探测系统(10)，共焦探测系统(10)将轴向光强信息经处理后得到共焦光强响应曲线，其最大值点位置精确对应测量光束(13)会聚点位置。

2.根据权利要求1所述的多次反射式激光共焦长焦距测量装置，其特征在于：还包括点光源发生装置(14)、主控计算机(17)、图像采集卡(18)、机电控制装置(19)、直线平移导轨(20)、反射镜调整架(21)、平行平晶调整架(22)和被测镜调整架(23)；其关系为：点光源发生装置(14)由激光器(15)发出的光束经光纤(16)输出形成；图像采集卡(18)用于将光强探测器(12)采集到的光强信息传输给主控计算机(17)处理得到系统共焦光强响应曲线；反射镜调整架(21)位于直线平移导轨(20)上，用于调整反射镜(9)，平行平晶调整架(22)和被测镜调整架(23)分别用于调整平行平晶(6)和被测镜(5)。

3.根据权利要求2所述的多次反射式激光共焦长焦距测量装置，其特征在于具体测量步骤如下：

步骤一、将反射镜(9)置于准直镜(3)后的准直光路中，采用自准直法调整反射镜调整架(21)使反射镜(9)与准直光束同轴；

步骤二、将平行平晶(6)置于准直镜(3)后的准直光路中，采用自准直法调整平行平晶调整架(22)使平行平晶(6)与准直光束同轴；

步骤三、将被测镜(5)置于准直镜(3)后的准直光路中，调整被测镜调整架(23)使被测镜(5)与准直光束同轴；

步骤四、由机电控制装置(19)控制反射镜(9)沿直线平移导轨(20)移动，使测量光束(13)在平行平晶(6)和反射镜(9)之间经过n＝i次反射，光束聚焦在平行平晶右表面(7)位置处，移动反射镜(9)，由图像采集卡(18)采集系统轴向光强信息，经主控计算机(17)处理后形成系统共焦光强响应曲线，利用共焦光强响应曲线最大值点精确确定光束会聚点，记录此时反射镜(9)位置为z_i；

步骤五、由机电控制装置(19)控制反射镜(9)沿直线平移导轨(20)移动，使测量光束(13)在平行平晶(6)和反射镜(9)之间经过n＝j次反射，光束聚焦在平行平晶右表面(7)位置处，移动反射镜(9)，由图像采集卡(18)采集系统轴向光强信息，经主控计算机(17)处理后形成系统共焦光强响应曲线，利用共焦光强响应曲线最大值点精确确定光束会聚点，记录此时反射镜(9)位置为z_j；

步骤六、根据记录的反射镜位置信息z_i和z_j，结合平行平晶厚度b，被测镜与平行平晶轴向间隔d和平行平晶折射率n₀计算被测镜(5)顶焦距值；

fBFD′=(i+1)(j+1)j-i(zj-zi)+d+1n0b]]>

步骤七、再根据已知一定公差范围的被测镜厚度b₁，折射率n₁，第一表面曲率半径r₁₁和第二表面曲率半径r₁₂，由顶焦距f_BFD′换算得到被测焦距值f；

f′=fBFD′+r12b1n1(r12-r11)+(n1-1)b1.]]>