[发明专利]横向相减差动共焦镜组间隙测量方法

权利要求书

1.横向相减差动共焦镜组间隙测量方法，其特征在于：包括以下步骤，

a)打开点光源(1)，点光源(1)发出的光经分束镜(2)、准直透镜(3)和测量物镜(4)后形成测量光束(5)照射在被测镜组(6)上；

b)调整被测镜组(6)使其与测量物镜(4)和准直透镜(3)共光轴，使准直透镜(3)出射的平行光束经测量物镜(4)汇聚成聚焦测量光束(5)聚焦在被测镜组(6)顶点A上，被测镜组(6)顶点反射的聚焦测量光束(5)再经测量物镜(4)和准直透镜(3)后被分束镜(2)反射进入到横向相减差动共焦探测系统(7)，测量光束形成焦前测量艾里斑(13)后被焦前CCD探测器(10)探测；

c)沿光轴方向测量物镜(4)使聚焦测量光束(5)的焦点与被测镜组(6)的顶点A位置重合；在被测镜组(6)顶点A位置附近轴向扫描测量物镜(4)，将横向相减差动共焦探测系统(7)中焦前大虚拟针孔探测域(14)和焦前小虚拟针孔探测域(15)分别探测的焦前大虚拟针孔探测共焦特性曲线(19)I_B1(z,-u_M)和焦前小虚拟针孔探测共焦特性曲线(20)I_S1(z,-u_M)进行相减处理得到半高宽压缩的焦前横向相减锐化共焦特性曲线(21)I₁(z,-u_M)＝I_S1(z,-u_M)-γI_B1(z,-u_M)，将横向相减差动共焦探测系统(7)中焦后大虚拟针孔探测域(17)和焦后小虚拟针孔探测域(18)分别探测的焦后大虚拟针孔探测共焦特性曲线(22)I_B2(z,+u_M)和焦后小虚拟针孔探测共焦特性曲线(23)I_S2(z,+u_M)进行相减处理得到半高宽压缩的焦后横向相减锐化共焦特性曲线(24)I₂(z,+u_M)＝I_S2(z,+u_M)-γI_B2(z,+u_M)，其中z为轴向坐标，γ为调节因子，u_M为焦前CCD探测器(9)偏离焦前显微物镜(8)焦平面的距离M的归一化距离，也是焦后CCD探测器(11)偏离焦后显微物镜(10)焦平面的距离M的归一化距离；将焦后横向相减锐化共焦特性曲线(21)I₂(z,+u_M)和焦前横向相减锐化共焦特性曲线(24)I₁(z,-u_M)进行差动相减即得到轴向高灵敏的横向相减差动共焦特性曲线(25)I_D(z)：

I_D(z)＝I₂(z,+u_M)-I₁(z,-u_M) (1)

通过横向相减差动共焦特性曲线(25)I_D(z)的拟合直线零点(28)确定被测镜组(6)的前表面顶点A，进而精确确定被测镜组(6)的前表面顶点A的位置Z₁；

d)继续沿光轴方向移动测量物镜(4)，使聚焦测量光束(5)的焦点与被测镜组(6)的后表面顶点B重合；在该透镜顶点B位置附近轴向扫描测量物镜(4)，此时聚焦测量光束(5)被被测镜组(6)后表面顶点位置B原路反射进入横向相减差动共焦探测系统(7)被探测；在该位置附近扫描测量物镜(4)，由横向相减差动共焦探测系统(7)测得离散横向相减差动共焦特性曲线(26)，主控计算机(30)通过差动共焦线性拟合直线(27)的拟合直线零点(28)精确确定被测镜组(6)的内表面顶点位置B，记录此时聚焦测量光束(5)的焦点位置Z₂；

e)沿光轴方向移动测量物镜(4)，使聚焦测量光束(5)的焦点与被测镜组(6)内各透镜的表面顶点位置，即每个透镜的前表面顶点和后表面顶点重合；在各表面顶点位置测量物镜(4)，由横向相减差动共焦探测系统(7)得到离散横向相减差动共焦特性曲线(25)、离散横向相减差动共焦特性曲线(26)、离散横向相减差动共焦特性曲线(38)和离散横向相减差动共焦特性曲线(39)，依次通过差动共焦线性拟合直线(27)的拟合直线零点(28)来确定聚焦测量光束(5)精确定焦在被测镜组(6)组内各透镜的表面顶点位置，并将顶点位置依次记为Z₁、Z₁、Z₂、…和Z_m，m为被测镜组(6)组内透镜的总透光面数；

f)根据建立的光线追迹及其补偿模型，依次计算得到被测镜组(6)组内第N个表面S_N与第N+1个表面S_N+1之间的轴向间隙d_N＝l_N′。