[发明专利]一种非球面镜顶点曲率半径测量方法及装置

摘要

一种非球面镜顶点曲率半径测量方法及装置，涉及一种非球面光学元件的检测技术。本发明基于光线追迹原理，将激光以点阵结构光形式入射到被测非球面镜上，通过CCD摄像机分别测量一簇入射光光点和反射光光点在光接收屏上的位置，并利用计算机对入射光斑及反射光斑图像的分析处理，直接计算得到非球面镜顶点曲率半径。其原理、结构简单，易于实现，成本低，尤其对于顶点曲率半径较大的非球面镜的检测有较高的测量精度。本发明不仅可以用于测量非球面镜顶点曲率半径，而且可以实现非球面镜加工的在线测量。

主权项

1.一种非球面镜顶点曲率半径测量方法，其特征是：该方法基于光线追迹原理，将激光以点阵结构光形式入射到被测非球面镜上，通过CCD摄像机分别测量一簇入射光光点和反射光光点在光接收屏上的位置，并利用计算机对入射光斑及反射光斑图像的分析处理，直接计算得到非球面镜的顶点曲率半径，其具体测量步骤如下：(1)将激光以点阵结构光形式入射到被测非球面镜上，通过CCD摄像机分别采样入射光点和反射光点在各自接收屏上的位置，将采样得到的图像输入计算机；(2)计算机通过对采样图像中光斑中心的识别，结合接收屏的位置以及接收屏的图像放大率，计算各个光点的空间坐标，得到入射光簇和反射光簇的空间直线方程组，然后求得交点簇的空间坐标；(3)利用交点簇的空间坐标按照二次曲面空间方程的一般形式进行曲面拟合，得到非球面镜曲面方程以及顶点V的坐标；同时利用交点簇的空间坐标根据反射定律计算出非球面镜的法线簇方程组，然后利用优化函数计算出到所有法线的距离之和最小的空间一点M；(4)利用顶点V和所述的点M得到非球面镜的光轴直线方程，再通过空间坐标变换使得非球面镜曲面方程符合二次曲面空间方程的标准形式；(5)利用纵向法线像差公式修正点V和点M之间的距离，最终得到非球面镜顶点曲率半径。