[发明专利]反射式激光共焦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，涉及一种反射式激光共焦曲率半径测量方法与装置。该方法利用激光共焦光强响应曲线峰值点与会聚点精确对应这一特性，移动被测镜对物镜焦点及其后表面顶点进行聚焦测量获得被测镜位置差值L1，再移动反射镜对物镜焦点及其后表面顶点进行聚焦测量获得反射镜位置差值L2，利用测得的被测镜位置差值L1和反射镜位置差值L2求得被测镜曲率半径值，实现曲率半径高精度测量。与已有的测量方法相比，本方法不仅能实现凹面镜曲率半径测量，还能用于凸面镜曲率半径测量，具有测量精度高、测量光路短和抗环境干扰能力强等优点。

主权项

反射式激光共焦曲率半径测量装置，其特征在于：包括点光源(1)、分光镜(2)、准直透镜(3)、环形光瞳(4)、物镜(5)、后表面顶点(6)、测量光束(7)、作为被测镜的被测凸面镜(8)或被测凹面镜(9)、反射镜(10)、共焦探测系统(11)、针孔(12)、光强探测器(13)，其测量光路为：打开点光源(1)，由点光源(1)出射光经分光镜(2)和准直透镜(3)形成准直光束，物镜(5)将准直光束会聚成测量光束(7)聚焦在被测镜附近；沿光轴移动被测镜，将测量光束(7)反射，反射回来的光束反向透过物镜(5)和准直透镜(3)被分光镜(2)反射进入共焦探测系统(11)，共焦探测系统(11)将轴向光强信息经处理后得到共焦光强响应曲线，其峰值点位置精确对应物镜(5)焦点；继续移动被测镜，将测量光束(7)反射在物镜(5)后表面顶点(6)处，由后表面顶点(6)将测量光束(7)反射进入共焦探测系统(11)，探测系统(11)将轴向光强信息经处理后得到共焦光强响应曲线，其峰值点位置精确对应物镜(5)后表面顶点(6)位置；将被测镜换成反射镜(10)，测量光束(7)聚焦在将反射镜(10)表面，反射镜(10)将光束反射，反射回来的光束再反向透过物镜(5)和准直透镜(3)后被分光镜(2)反射进入共焦探测系统(11)，共焦探测系统(11)将轴向光强信息经处理后得到共焦光强响应曲线，其峰值点位置精确对应物镜(5)焦点；移动反射镜(10)，将测量光束聚焦反射在物镜后表面顶点(6)处，由物镜后表面顶点(6)将光束反射，反射回来的光束再透过物镜(5)和准直透镜(3)后被分光镜(2)反射进入共焦探测系统(11)，共焦探测系统(11)将轴向光强信息经处理后得到共焦光强响应曲线，其峰值点位置再次精确对应物镜后表面顶点(6)位置；根据两次测量得到的物镜(5)焦点和后表面顶点(6)的两个位置差和几何光学成像理论，即可计算得到被测凹面镜(8)或被测凹面镜(9)的曲率半径。