[发明专利]共焦抛物面顶点曲率半径测量方法

摘要

本发明属于光学精密测量技术领域，涉及一种共焦抛物面顶点曲率半径测量方法。该方法利用抛物面可将聚焦于其焦点的光束无像差地准直成平行光束的特性，结合部分平面反射镜构建自反射光路，利用共焦响应曲线的最大值点精确定位抛物面的顶点及焦点位置，进而精确测得抛物面的焦距及顶点曲率半径值。本发明首次提出将差动共焦测量技术扩展到抛物面顶点曲率半径测量领域，具有测量精度高、抗环境干扰能力强的优点，可用于抛物面顶点曲率半径的高精度检测。

主权项

共焦抛物面顶点曲率半径测量方法，其特征在于：(a)打开点光源，其发出的光经分光镜、准直透镜和物镜后透过部分平面反射镜照射在被测抛物面上，由被测抛物面的表面反射，反射回来的光由分光镜反射进入共焦测量系统；(b)调整部分平面反射镜和被测抛物面，使其均与物镜共光轴，准直透镜将点光源产生的光准直成平行光，平行光经物镜会聚后形成测量光束透过部分平面反射镜照射在被测抛物面上；(c)沿光轴方向移动被测抛物面，使测量光束的聚焦焦点与被测抛物面表面接近，由被测抛物面反射回来的光束经分光镜反射后进入共焦测量系统；在该位置附近扫描被测抛物面，由共焦测量系统测得共焦响应曲线，通过共焦响应曲线的最大值点来确定测量光束的焦点与被测抛物面的表面相重合，进而精确确定被测抛物面的顶点位置，记录此时被测抛物面的位置z1；(d)继续将被测抛物面沿光轴方向移动，使测量光束的聚焦焦点与被测抛物面的焦点位置接近，此时测量光束经被测抛物面反射后形成平行光束照射在部分平面反射镜上，由部分平面反射镜反射后沿原光路返回，反射回来的光束经分光镜反射后进入共焦测量系统；在该位置附近扫描被测抛物面，由共焦测量系统测得共焦响应曲线，通过共焦响应曲线的最大值点来确定测量光束的焦点与被测抛物面的焦点相重合，进而精确确定被测抛物面的焦点位置，记录此时被测抛物面的位置z2；(e)根据上述两次定焦得到的被测抛物面位置z1、z2之间的距离d，即可测得被测抛物面的焦距f′=d=z1‑z2，被测抛物面的顶点曲率半径r=2f′=2(z1‑z2)。