[发明专利]多焦全息差动共焦超大曲率半径测量方法与装置

摘要

本发明属于光学精密测量技术领域，涉及一种多焦全息差动共焦超大曲率半径测量方法与装置。该方法首先利用差动共焦系统对多焦全息透镜的长焦距值进行校准，减小测量的系统误差，然后利用差动共焦定焦原理对被测件的猫眼位置和共焦位置实现非接触高精度定位，继而利用几何光学原理可以实现超大曲率半径的高精度测量。该装置包括点光源、第一分光镜、准直物镜、多焦全息透镜、差动共焦系统、调整架、测长系统和移动导轨。本发明首次将差动共焦高精度定焦原理与多焦全息透镜压缩光路原理相融合，具有被测件移动距离小、测量精度高、测量速度快、抗环境干扰能力强、对被测表面无损伤等优点，可用于超大曲率半径的高精度非接触测量。

主权项

多焦全息差动共焦超大曲率半径测量方法，其特征在于：(a)首先，调整被测件和多焦全息透镜，使被测件被测表面和多焦全息透镜均与准直透镜共光轴；(b)然后，打开点光源，其发出的光经第一分光镜、准直透镜和多焦全息透镜后，照射在被测件被测表面，经被测表面反射，再次通过多焦全息透镜和准直透镜，由第一分光镜反射进入差动共焦系统；(c)而后，将被测件沿光轴方向移动，利用多焦全息透镜中短焦测量光束的会聚点对被测件的猫眼位置进行定位，差动共焦系统通过探测差动共焦响应信号的绝对零点确定此时被测件的位置坐标z1；利用多焦全息透镜中长焦测量光束的会聚点对被测件的共焦位置进行定位，差动共焦系统通过探测差动共焦响应信号的绝对零点确定此时被测件的位置坐标z2；其中猫眼位置为多焦全息透镜中短焦测量光束的会聚点与被测件被测表面顶点重合时被测件的位置，共焦位置为多焦全息透镜中长焦测量光束的会聚点与被测件被测表面球心重合时被测件的位置；(d)根据多焦全息透镜的短焦距值f1和长焦距值f2，由几何光学原理可得被测表面超大曲率半径r满足：r＝f2-f1-|z2-z1|。