專利名稱：差動共焦干涉元件多參數(shù)測量方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)精密測量技術(shù)領(lǐng)域，可用于高精度測量元件的多個參數(shù)及表面面 形。
背景技術(shù)：
在光學(xué)精密測量領(lǐng)域中，對元件各種參數(shù)的高精度測量具有重要的意義。元件 參數(shù)的種類很多，例如球面元件的表面曲率半徑、透鏡材料的折射率、透鏡的中心厚度、鏡 組的軸向間隙以及元件的表面面形等，而這些參數(shù)在光學(xué)元件的加工過程中都是非常重要 的，其加工質(zhì)量的好壞會對光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。特別是在光刻機物鏡、航天 相機等高性能光學(xué)系統(tǒng)中，常常對其內(nèi)部光學(xué)元件的多個參數(shù)都有極其嚴(yán)格的要求。以光 刻機物鏡為例，每個透鏡的表面曲率半徑、中心厚度、材料折射率的偏差及表面面形的精度 下降都會照成系統(tǒng)的像差增大，影響系統(tǒng)成像質(zhì)量。所以在高性能光學(xué)系統(tǒng)中，每個光學(xué)元 件在加工完成后，都要對其各個參數(shù)進行高精度的測量，以保證其光學(xué)性能。目前測量各種元件參數(shù)的方法及裝置已經(jīng)陸續(xù)出現(xiàn)，迄今為止已有多種行之有效 的測量方法。如對球面的曲率半徑測量，目前已有的測量方法有球面樣板法、球徑儀法、自準(zhǔn) 直法、干涉儀法、刀口儀法、牛頓環(huán)法、激光剪切干涉儀法以及莫爾偏析法等。球面樣板法 和球徑儀法屬接觸測量，測量方法簡單，零件不需拋光，但球面樣板法只適用于小曲率半徑 測量，測量精度受樣板面形影響較大，并且在接觸測量過程中，因球面磨損和擠壓帶來測量 誤差；自準(zhǔn)直法屬于非接觸測量，但零件需要拋光處理，光路調(diào)整較復(fù)雜，調(diào)焦和對準(zhǔn)難度 較大，會帶來測量過程中的系統(tǒng)誤差；干涉儀法、刀口儀法、牛頓環(huán)法、激光剪切干涉儀法以 及莫爾偏析法一般用于大曲率半徑的測量。干涉儀法在測量過程中易受溫度、氣流、振動、 噪聲等因素的干擾，對測量精度影響較大。2006年在《紅外與激光工程》上發(fā)表的《干涉顯 微鏡測量小球面曲率半徑》，研究了一種由單幅靜態(tài)干涉圖測量球面曲率半徑的方法。2005 年在 SPIE 上發(fā)表的《Radius case study :0ptical bench measurement and uncertainty including stage error motion》中，采用干涉儀進行精密定焦實現(xiàn)亞微米級的曲率半徑測 量精度。針對焦距測量，國內(nèi)學(xué)者提出了新的測量方法，發(fā)表的文獻主要包括《中國測試 技術(shù)》的《泰伯一莫爾法測量長焦距系統(tǒng)的焦距》；《光子學(xué)報》的《Ronchi光柵Talbot效 應(yīng)長焦距測量的準(zhǔn)確度極限研究》。此類技術(shù)主要采用了泰伯-莫爾法，利用Ronchi光柵、 Talbot效應(yīng)實現(xiàn)定焦，通過數(shù)字信號處理技術(shù)測量焦距。針對透鏡折射率和厚度的測量，國內(nèi)學(xué)者提出了無損的測量方法，如《武漢測繪 科技大學(xué)學(xué)報》的《透鏡折射率的高精度非接觸測量方法》，《哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報》的《用 環(huán)形橫向剪切干涉儀測量透鏡的折射率》。此類技術(shù)主要采用了浸液法，即調(diào)制不同折 射率液體的混合比例使混合液體的折射率與被測透鏡匹配，利用阿貝法等方法測量混合 液的折射率得到被測透鏡的折射率。該方法的測量精度比傳統(tǒng)透鏡成像測量方法有所提
5高，但其缺點是折射率液的調(diào)配過程繁瑣，厚度需要另行測量，需要輔助測量設(shè)備并且難 以實現(xiàn)工程化。在國外，Eduardo A. Barbosa等學(xué)者在文獻《Refractive and geometric lens characterization through multi-wavelength digital speckle pattern interferometry》(Optics Communications, 281,1022-1029，2008)中提出采用多模激光干 涉的方法測量透鏡的折射率和厚度。該方法通過多步移相，采集到被測透鏡的兩個面的反 射光的干涉圖樣，計算出透鏡折射率和厚度。該方法測量過程簡便，可以獨立測量，但其缺 點是數(shù)據(jù)處理過程繁瑣，并且利用干涉成像，易受環(huán)境干擾，測量精度不高。在對鏡組的軸向間隙進行測量的技術(shù)中，較為先進的有圖像測量法、白光共焦法 和干涉法。2005年《傳感器技術(shù)》中發(fā)表的《基于圖像測量技術(shù)的裝配間隙在線測量研究》 一文中，介紹了一種基于圖像測量技術(shù)的在線測量方案，將間隙通過光學(xué)系統(tǒng)在CCD攝像 機中成的像送交圖像測量軟件處理和分析，由測量軟件給出結(jié)果。在鏡組裝配過程中，可以 實時測量多個透鏡之間的軸向間隙。但由于受攝像機成像系統(tǒng)、CCD分辨力、圖像清晰程度 和標(biāo)定系數(shù)精確度等的影響，難以達到較高的測量精度，測量誤差在0.015mm以內(nèi)。中國專 利“非接觸式光學(xué)系統(tǒng)空氣間隔測量工作方法及設(shè)備”(專利號01133730.幻，采用干涉定 位的原理，實現(xiàn)了空氣間隔的非接觸測量。在鏡組安裝過程中，此方法可代替接觸式測高法 來保證鏡組內(nèi)透鏡之間的空氣間隔，通過移動標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，可對順序安裝的兩透鏡上表面頂 點實現(xiàn)精確定位，用標(biāo)準(zhǔn)鏡頭兩次定位的移動量減去后安裝上的透鏡的厚度即可得到兩透 鏡之間的空氣間隔。但對于已經(jīng)裝配完成的鏡組則無法深入其內(nèi)部進行間隙測量。在面形測量方面，國外的起步較早，具有較為先進的加工及檢測技術(shù)，特別是在光 干涉測量領(lǐng)域一直處于世界領(lǐng)先地位。美國Zygo公司生產(chǎn)的斐索數(shù)字面形干涉儀可以作 為世界標(biāo)準(zhǔn)，并隨著需求的改變在不斷地追求技術(shù)革新。Zygo公司生產(chǎn)的GPI系列干涉儀， 運用移相干涉原理，提供高精度的平面面形，球面面形，曲率半徑，樣品表面質(zhì)量，傳輸波前 的測量和分析。GPI系列干涉儀采用精密移相技術(shù)和高分辨率CCD接收器件(最高可達 2048X2048)，配合功能強大的MetroProTM軟件可以獲得高精確性和高質(zhì)量的測量結(jié)果， 其平面樣品PV絕對精度優(yōu)于λ/100，球面樣品PV絕對精度優(yōu)于λ/140。美國Wyko公司 研制生產(chǎn)的Wyko ΝΤ9100光學(xué)輪廓儀是一款便捷的、精確的、實用的非接觸三維形貌測量系 統(tǒng)。它采用雙光源照明技術(shù)，可同時實現(xiàn)對超光滑表面和粗糙表面進行非接觸表征，應(yīng)用范 圍涵蓋了亞納米量級粗糙度測量到毫米尺度臺階高度測量。近年來國內(nèi)高等院校、科研院 所及光電儀器公司在光干涉測量領(lǐng)域也有諸多創(chuàng)新。南京理工貝索光電科技有限公司生產(chǎn) 的CXM-25L、CXM-25W型號的小型干涉儀器，利用斐索干涉原理實現(xiàn)了儀器結(jié)構(gòu)的小型化， 可以測量平面和球面光學(xué)零件，平面光學(xué)零件測試精度為λ/20，球面測試精度為λ/10。 成都太科光電的0SI-120SQ激光球面干涉儀最大工作口徑(平面)120mm，標(biāo)準(zhǔn)參照鏡表 面精度P-V:優(yōu)于λ/20，球面參照鏡面形精度P-V:優(yōu)于λ/15，測量重復(fù)性精度P-V:優(yōu)于 λ /100，能實現(xiàn)光學(xué)球面的表面面形、曲率半徑、光學(xué)平面表面面形的測量。由此可見，目前雖然已有多種測量元件參數(shù)的方法和裝置，但存在以下幾個方面 的問題第一，上述介紹的某些方法采用的是接觸式測量，如球面樣板法和球徑儀法測量球 面的曲率半徑，該測量方法會擠壓或磨損被測元件表面，測量精度不高；第二，有些測量方 法雖然測量精度較高，但測量過程繁瑣、復(fù)雜，如浸液法測量透鏡折射率，難以實現(xiàn)工程化; 第三，以上所述各種方法中沒有一個能對元件的多個參數(shù)同時進行高精度的測量，如美國Zygo公司生產(chǎn)的干涉儀，雖然能對表面面形進行高精度的測量，而對其它參數(shù)進行測量時， 則出現(xiàn)定位精度不高等問題。近年來，國內(nèi)外顯微成像領(lǐng)域的差動共焦(共焦)技術(shù)快速發(fā)展，該技術(shù)以軸向的 光強響應(yīng)曲線作為評價尺度，靈敏度高于垂軸方向的評價方法，并且由于采用光強作為數(shù) 據(jù)信息，相比圖像處理方法具有更高的抗環(huán)境干擾能力。例如中國專利“具有高空間分辨 率的差動共焦掃描檢測方法”(專利號200410006359. 6)，其提出了超分辨差動共焦檢測方 法，使系統(tǒng)軸向分辨力達到納米級，并顯著提高了抗環(huán)境擾動能力。隨即本發(fā)明人提出了多種使用差動共焦原理對元件參數(shù)進行測量的方法和裝置。 如在《Laser differential confocal radius measurement》(Optics Express, Vol. 18, No. 3，2345-2360，2010) —文中，本發(fā)明人提出利用差動共焦探測系統(tǒng)的軸向光強響應(yīng)絕對 零點精確對應(yīng)差動共焦探測系統(tǒng)物鏡聚焦焦點這一特性，通過對“貓眼位置”和“共焦位置” 的精確定位來實現(xiàn)曲率半徑的高精度測量；再如中國專利“基于差動共焦技術(shù)的透鏡折射 率與厚度的測量方法及裝置”(專利號201010173084)，該發(fā)明提出了一種基于差動共焦 技術(shù)的透鏡折射率與厚度的測量方法及裝置，該方法利用激光差動共焦響應(yīng)曲線的絕對零 點來精確確定被測透鏡前表面與光軸交點、后表面與光軸交點以及有、無被測透鏡時測量 鏡的位置，然后利用測量鏡的位置和預(yù)先測得的測量鏡的曲率半徑、焦距及光瞳大小，來對 被測透鏡兩球面及參考反射面來進行逐面光線追跡計算，繼而實現(xiàn)被測透鏡的折射率和厚 度的高精度無損測量；再如中國專利“差動共焦鏡組軸向間隙測量方法與裝置”(專利號 201010000553)，該發(fā)明提出了一種差動共焦鏡組軸向間隙測量方法與裝置，該方法首先通 過差動共焦定焦原理對鏡組內(nèi)各透鏡表面實現(xiàn)高精度定位，并獲得各定位點處差動共焦測 頭的位置坐標(biāo)，然后利用光線追跡遞推公式依次計算鏡組內(nèi)各軸向間隙。以上所提出的差動共焦測量方法雖然顯著提高了元件參數(shù)的測量精度，但都只能 測量元件的某個參數(shù)，不能同時測量元件的多個參數(shù)，更不能測量元件的表面面形。本發(fā)明 “差動共焦干涉元件多參數(shù)測量方法與裝置”首次提出了將差動共焦(共焦)測量技術(shù)與干 涉測量技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)同時測量元件的多個參數(shù)及表面面形，從而大大降低了測量元件 多個參數(shù)的成本，且測量精度高，抗環(huán)境干擾能力強。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決同時對元件多個參數(shù)進行高精度測量以及對元件表面 面形進行測量的問題，提出將差動共焦(共焦)探測技術(shù)和面形干涉測量技術(shù)相結(jié)合的方 法，利用差動共焦(共焦)探測系統(tǒng)的高精度定位特性實現(xiàn)球面元件表面曲率半徑測量、透 鏡頂焦距測量、透鏡折射率及厚度測量以及鏡組軸向間隙測量，利用面形干涉測量系統(tǒng)實 現(xiàn)元件表面面形測量。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。本發(fā)明的一種差動共焦干涉元件多參數(shù)測量方法，包括以下步驟打開點光源， 由點光源出射的光經(jīng)第一分光鏡、準(zhǔn)直透鏡和會聚透鏡后形成測量光束并照射在被測元件 上；調(diào)整被測元件的光軸，使其與測量光束共光軸；由被測元件反射回來的光通過會聚透 鏡和準(zhǔn)直透鏡后由第一分光鏡反射，射向第二分光鏡，第二分光鏡將光分成兩路，一路進入 面形干涉測量系統(tǒng)，另一路進入差動共焦測量系統(tǒng)；通過面形干涉測量系統(tǒng)形成干涉圖形，
7通過差動共焦測量系統(tǒng)形成差動共焦響應(yīng)信號；由干涉圖形測量被測元件的表面面形，由 差動共焦響應(yīng)信號測量球面元件表面曲率半徑、透鏡頂焦距、透鏡折射率、透鏡厚度及鏡組 軸向間隙。本發(fā)明所述的差動共焦干涉元件多參數(shù)測量方法，可將其用于測量球面元件表面 曲率半徑，具體測量步驟如下(a)將被測球面元件放置于會聚透鏡后方，調(diào)整被測球面元件，使其與測量光束共 光軸，光照射到被測球面元件表面后部分被反射；(b)移動被測球面元件，使其沿光軸方向掃描，差動共焦測量系統(tǒng)通過探測差動共 焦響應(yīng)信號的絕對零點來確定測量光束焦點與被測球面元件表面的頂點位置相重合，記錄 此時被測球面元件的位置Z1 ；(c)繼續(xù)沿光軸方向移動被測球面元件，再次通過探測差動共焦響應(yīng)信號的絕對 零點來確定測量光束焦點與被測球面元件表面的球心位置相重合，記錄此時被測球面元件 的位置Z2 ；(d)計算被測球面元件表面的曲率半徑r = I Z1-Z21。本發(fā)明所述的差動共焦干涉元件多參數(shù)測量方法，可將其用于測量透鏡頂焦距， 具體測量步驟如下(a)將會聚透鏡取下，在準(zhǔn)直透鏡出射的平行光路處放置被測透鏡，調(diào)整被測透 鏡，使其與準(zhǔn)直透鏡共光軸，平行光經(jīng)被測透鏡后形成測量光束；(b)在被測透鏡后放置平面反射鏡，調(diào)整平面反射鏡，使其與測量光束的光軸相垂 直，光照射到平面反射鏡表面后被反射；(c)移動平面反射鏡，使其沿光軸方向掃描，差動共焦測量系統(tǒng)通過探測差動共焦 響應(yīng)信號的絕對零點來確定被測透鏡的焦點與平面反射鏡的表面相重合，記錄此時平面反 射鏡的位置Z1;(d)沿光軸方向移動平面反射鏡至被測透鏡的后頂點，記錄此時平面反射鏡的位
置Z2 ；(e)計算被測透鏡的頂焦距1/ = I Z「& I。本發(fā)明所述的差動共焦干涉元件多參數(shù)測量方法，可將其用于測量透鏡折射率及 厚度，具體測量步驟如下(a)將被測透鏡放置于會聚透鏡后方，調(diào)整被測透鏡，使其與測量光束共光軸。將 平面反射鏡放置于被測透鏡后方，調(diào)整平面反射鏡，使其與測量光束的光軸相垂直；(b)整體移動被測透鏡和平面反射鏡，使其沿光軸方向掃描，差動共焦測量系統(tǒng)通 過探測差動共焦響應(yīng)信號的絕對零點來確定測量光束焦點與被測透鏡前表面的頂點位置 相重合，記錄此時被測透鏡和平面反射鏡的整體位置Z1 ；(c)繼續(xù)沿光軸方向整體移動被測透鏡和平面反射鏡，使測量光束聚焦到被測透 鏡后表面，通過探測差動共焦響應(yīng)信號的絕對零點來確定測量光束焦點與被測透鏡后表面 相重合，記錄此時被測透鏡和平面反射鏡的整體位置Z2 ；(d)繼續(xù)沿光軸方向整體移動被測透鏡和平面反射鏡，使測量光束穿過被測透鏡 后聚焦到平面反射鏡的表面，通過探測差動共焦響應(yīng)信號的絕對零點來確定測量光束焦點 與平面反射鏡的表面相重合，記錄此時被測透鏡和平面反射鏡的整體位置Z3 ；
(e)移除被測透鏡，沿光軸方向移動平面反射鏡，通過探測差動共焦響應(yīng)信號的絕 對零點來確定測量光束焦點與平面反射鏡的表面相重合，記錄此時平面反射鏡的位置\ ；(f)結(jié)合被測透鏡前表面的曲率半徑Γι、被測透鏡后表面的曲率半徑1~2、會聚透鏡 的焦距及光瞳半徑R，使用光線追跡的方法精確獲得被測透鏡的折射率η和厚度d。本發(fā)明所述的差動共焦干涉元件多參數(shù)測量方法，可將其用于測量鏡組軸向間 隙，具體測量步驟如下(a)將被測鏡組放置于會聚透鏡后方，調(diào)整被測鏡組，使其與測量光束共光軸；(b)移動被測鏡組，使其沿光軸方向掃描，差動共焦測量系統(tǒng)通過探測差動共焦響 應(yīng)信號的絕對零點來確定測量光束焦點與被測鏡組內(nèi)透鏡各表面的頂點相重合，依次記錄 各重合點處被測鏡組的位置坐標(biāo)4，Z2,…，Zm(m為鏡組內(nèi)透鏡的總透光面數(shù))；(c)結(jié)合測量光束的數(shù)值孔徑角α C1、被測鏡組內(nèi)各個表面的曲率半徑A rm、折 射率Iitl Iv1和被測鏡組的位置坐標(biāo)\ Zm，使用光線追跡的方法精確獲得被測鏡組內(nèi)第 η個透光表面與第η+1個透光表面之間的軸向間隙dn。本發(fā)明所述的差動共焦干涉元件多參數(shù)測量方法，可將其用于測量光學(xué)元件表面 面形，具體測量步驟如下(a)將會聚透鏡取下，換上齊明透鏡，調(diào)整齊明透鏡，使其與準(zhǔn)直透鏡共光軸，平行 光照射在齊明透鏡上時，在齊明透鏡參考面上部分光被反射后沿原光路返回；(b)將被測元件放置于齊明透鏡后方，調(diào)整被測元件，使其與測量光束共光軸；(c)光照在被測元件表面后部分光被反射，由被測元件表面反射回的光與由齊明 透鏡參考面反射回的光發(fā)生干涉，并進入面形干涉測量系統(tǒng)，在圖像傳感器上形成干涉圖 形；(d)如果被測元件表面為凹球面或凸球面，則沿光軸方向移動被測元件至測量光 束焦點與被測元件表面球心相重合，調(diào)整被測元件直至在圖像傳感器上形成清晰的干涉圖 形。如果被測元件表面為平面，則直接調(diào)整被測元件直至在圖像傳感器上形成清晰的干涉 圖形；(e)通過移相算法測量出被測元件表面面形。本發(fā)明所述的差動共焦干涉元件多參數(shù)測量方法，還可以在光路中增加環(huán)形光瞳 對測量光束進行調(diào)制，形成環(huán)形光束，降低測量元件參數(shù)時波相差對測量光束的影響，減少
測量誤差。本發(fā)明所述的差動共焦干涉元件多參數(shù)測量方法，還可以將該方法中的差動共焦 測量系統(tǒng)替換成共焦測量系統(tǒng)，由共焦測量系統(tǒng)形成的共焦響應(yīng)信號測量球面元件表面曲 率半徑、透鏡頂焦距、透鏡折射率、透鏡厚度及鏡組軸向間隙。本發(fā)明還提供了一種差動共焦干涉元件多參數(shù)測量裝置，包括點光源，其特征在 于包括第一分光鏡、準(zhǔn)直透鏡、會聚透鏡、第二分光鏡、差動共焦測量系統(tǒng)、面形干涉測量 系統(tǒng)；其中，第一分光鏡、準(zhǔn)直透鏡、會聚透鏡放置在光的出射方向，第二分光鏡放置在第一 分光鏡的反射方向，由第二分光鏡將光分成兩路，一路進入差動共焦測量系統(tǒng)，另一路進入 面形干涉測量系統(tǒng)。本發(fā)明所述的差動共焦干涉元件多參數(shù)測量裝置，還可以將該裝置中的差動共焦 測量系統(tǒng)替換成共焦測量系統(tǒng)，由共焦測量系統(tǒng)形成的共焦響應(yīng)信號對被測表面的頂點及球心位置進行高精度定位。有益效果本發(fā)明對比已有技術(shù)具有以下主要創(chuàng)新點1.將差動共焦(共焦)探測系統(tǒng)和面形干涉測量系統(tǒng)有機結(jié)合，可實現(xiàn)元件多個 參數(shù)和表面面形的同時測量；2.在差動共焦探測系統(tǒng)中，基于絕對零點過零觸發(fā)的焦點跟蹤測量方法，實現(xiàn)對 元件的精確定位；3.在元件多個參數(shù)測量過程中，無需重新調(diào)整光路，拆卸被測元件，對被測元件無 損傷，測量速度快等。本發(fā)明對比已有技術(shù)具有以下主要優(yōu)點1.融合面形干涉和差動共焦(共焦)定焦技術(shù)，利用面形干涉測量系統(tǒng)測量元件 表面面形，利用差動共焦(共焦)測量系統(tǒng)測量球面元件表面曲率半徑、透鏡頂焦距、透鏡 折射率、透鏡厚度以及鏡組軸向間隙，以期實現(xiàn)元件的多參數(shù)同時測量，提高測量效率；2.面形干涉測量與差動共焦(共焦)測量屬于非接觸無損測量方法，被測元件不 需要進行表面處理，測量方法簡單易行；3.利用差動共焦響應(yīng)曲線的過零點確定目標(biāo)位置，提高了目標(biāo)的定焦精度；4.差動共焦(共焦)測量系統(tǒng)利用軸向光強響應(yīng)作為定焦依據(jù)，顯著提高了測量 系統(tǒng)的抗環(huán)境干擾能力等。


圖1為本發(fā)明差動共焦干涉元件多參數(shù)測量方法的示意圖；圖2為本發(fā)明差動共焦干涉球面元件表面曲率半徑測量方法的示意圖；圖3為本發(fā)明差動共焦干涉透鏡頂焦距測量方法的示意圖；圖4為本發(fā)明差動共焦干涉透鏡折射率及厚度測量方法的示意圖；圖5為本發(fā)明差動共焦干涉鏡組軸向間隙測量方法的示意圖；圖6為本發(fā)明差動共焦干涉元件表面面形測量方法的示意圖；圖7為本發(fā)明共焦干涉元件多參數(shù)測量方法的示意圖；圖8為本發(fā)明差動共焦干涉元件多參數(shù)測量裝置的示意圖；圖9為本發(fā)明共焦干涉元件多參數(shù)測量裝置的示意圖；圖10為本發(fā)明差動共焦干涉球面元件表面曲率半徑測量實施例的示意圖；圖11為本發(fā)明差動共焦干涉透鏡頂焦距測量實施例的示意圖；圖12為本發(fā)明差動共焦干涉透鏡折射率及厚度測量實施例的示意圖；圖13為本發(fā)明差動共焦干涉鏡組軸向間隙測量實施例的示意圖；圖14為本發(fā)明差動共焦干涉元件表面面形測量實施例的示意圖；圖15為本發(fā)明共焦干涉元件多參數(shù)測量實施例的示意圖；圖16為本發(fā)明由共焦測量系統(tǒng)探測得到的共焦響應(yīng)曲線；圖17為本發(fā)明由差動共焦測量系統(tǒng)探測得到的差動共焦響應(yīng)曲線；其中1-點光源、2-第一分光鏡、3-準(zhǔn)直透鏡、4-會聚透鏡、5-測量光束、6_測量 光束焦點、7-干涉準(zhǔn)直透鏡、8-圖像傳感器、9-面形干涉測量系統(tǒng)、10-第二分光鏡、11-第三分光鏡、12-焦前針孔、13-第一光強傳感器、14-焦后針孔、15-第二光強傳感器、16-差 動共焦測量系統(tǒng)、17-被測透鏡、18-被測球面元件、19-平面反射鏡、20-被測透鏡前表面、 21-被測透鏡后表面、22-被測鏡組、23-被測元件、24-齊明透鏡、25-齊明透鏡參考面、 26-環(huán)形光瞳、27-平移臺、28-機電控制裝置、29-AD采集模塊、30-AD采集模塊、31-AD采集 模塊、32-主控計算機、33-調(diào)整架、34-焦前顯微物鏡、35-焦后顯微物鏡、36-激光點光源發(fā) 生裝置、37-激光器、38-光纖、39-五維調(diào)整架、40-CCD探測器、41-CCD探測器、42-CCD探測 器、43-圖像采集卡、44-圖像采集卡、45-圖像采集卡、46-共焦測量系統(tǒng)、47-針孔、48-光 強傳感器、49-被測球面元件表面。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明使用差動共焦(共焦)探測技術(shù)和面形干涉測量技術(shù)相融合的方法，其基 本思想是利用差動共焦(共焦)原理對被測元件進行精確定位，實現(xiàn)透鏡表面曲率半徑、透 鏡頂焦距、透鏡折射率、透鏡厚度和鏡組軸向間隙的高精度測量，利用多步移相干涉測量原 理實現(xiàn)元件面形的高精度測量。實施例1當(dāng)被測參數(shù)是凸球面的曲率半徑時，如附圖10所示，差動共焦干涉元件多參數(shù)測 量裝置，其測量步驟是(a)啟動主控計算機32中的測量軟件，打開激光器37，激光器37所發(fā)出的光經(jīng)光 纖38傳輸后形成點光源1。點光源1發(fā)出的光經(jīng)第一分光鏡2、準(zhǔn)直透鏡3和會聚透鏡4 后形成測量光束5 ；(b)將被測球面元件18固定在五維調(diào)整架39上，測量光束5照射在被測球面元件 表面49上，由被測球面元件表面49反射回來的光通過會聚透鏡4和準(zhǔn)直透鏡3后，由第一 分光鏡2反射，射向第二分光鏡10，第二分光鏡10將光分成兩路，一路進入面形干涉測量系 統(tǒng)9，另一路進入差動共焦測量系統(tǒng)16 ；(c)通過平移臺27將被測球面元件18沿光軸移動至測量光束焦點6與被測球面 元件表面49的球心位置相接近，觀察CCD探測器41中由被測球面元件表面49反射回來的 光斑，調(diào)整五維調(diào)整架39使光斑中點位于CXD探測器41的中心位置，此時被測球面元件18 與測量光束5共光軸；(d)主控計算機32的測量軟件通過機電控制裝置觀控制平移臺27軸向平移，進 而帶動被測球面元件18沿光軸方向掃描，當(dāng)測量光束焦點6掃過被測球面元件表面49的 頂點位置時，測量軟件通過差動共焦測量系統(tǒng)16探測得到如附圖17所示的差動共焦響應(yīng) 曲線，通過定位差動共焦響應(yīng)信號的絕對零點來確定測量光束焦點6與被測球面元件表面 49的頂點位置相重合，記錄此時被測球面元件18的位置τλ = 5. 0787mm ；(e)繼續(xù)移動被測球面元件18沿光軸方向掃描，當(dāng)測量光束焦點6掃過被測球面 元件表面49的球心位置時，同樣能得到如附圖17所示的差動共焦響應(yīng)曲線，測量軟件再次 通過定位差動共焦響應(yīng)信號的絕對零點來確定測量光束焦點6與被測球面元件表面49的 球心位置相重合，記錄此時被測球面元件18的位置τ2 = -31. 6262mm ；(f)計算兩位置之間的距離I Z1-Z21 = 36. 7049mm,則36. 7049mm即為被測球面元件表面49的曲率半徑r ；(g)多次測量被測球面元件表面49的曲率半徑，得到測量的重復(fù)精度為Ok = 0. 2 μ m，相對測量誤差為百萬分之5。如附圖10所示，差動共焦干涉元件多參數(shù)測量裝置，包括點光源發(fā)生裝置36，依 次放在點光源1出射光方向的第一分光鏡2、準(zhǔn)直透鏡3和會聚透鏡4，還包括放置在第一 分光鏡2反射方向的第二分光鏡10以及由第二分光鏡10分出來的差動共焦測量系統(tǒng)16 和面形干涉測量系統(tǒng)9 ；主控計算機32與機電控制裝置觀相連接，使其驅(qū)動平移臺27帶 動被測球面元件18沿光軸方向進行掃描。當(dāng)使用該裝置測量透鏡表面曲率半徑時，使用該系統(tǒng)中的差動共焦測量系統(tǒng)16 來對被測球面元件表面49的頂點以及被測球面元件表面49的球心進行高精度定位，進而 測得其表面曲率半徑。通常差動共焦測量系統(tǒng)16有兩種形式，一種為運用針孔探測的差動共焦測量系 統(tǒng)，另一種為運用顯微物鏡探測的差動共焦測量系統(tǒng)。由于運用顯微物鏡探測的差動共焦 測量系統(tǒng)較運用針孔探測的差動共焦測量系統(tǒng)具有裝調(diào)方便、易于調(diào)整被測透鏡的優(yōu)點， 所以此處采用了運用顯微物鏡探測的差動共焦測量系統(tǒng)。此時，進入差動共焦測量系統(tǒng)16 的光由第三分光鏡11分成兩路，一路通過焦前顯微物鏡34成像在CXD探測器42上，另一 路通過焦后顯微物鏡35成像在CXD探測器41上；圖像采集卡44采集CXD探測器42探測 得到的模擬信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，圖像采集卡45采集CCD探測器41探測得到的模擬信 號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，兩路信號同時傳輸給主控計算機32，主控計算機32將從CCD探測器 41和CXD探測器42采回的兩路信號進行差分處理獲得差動共焦信號。實施例2當(dāng)被測參數(shù)是凸透鏡頂焦距時，如附圖11所示，差動共焦干涉元件多參數(shù)測量裝 置，其測量步驟是(a)啟動主控計算機32中的測量軟件，打開激光器37，激光器37所發(fā)出的光經(jīng)光 纖38傳輸后形成點光源1。點光源1發(fā)出的光經(jīng)第一分光鏡2、準(zhǔn)直透鏡3后形成平行光 束；(b)將會聚透鏡4取下，在準(zhǔn)直透鏡3出射的平行光路處放置被測透鏡17，調(diào)整被 測透鏡17，使其與準(zhǔn)直透鏡3共光軸，平行光經(jīng)被測透鏡17后形成測量光束5 ；(c)將平面反射鏡19固定在五維調(diào)整架39上，測量光束5照射在平面反射鏡19 上，由平面反射鏡19反射回來的光通過被測透鏡17、準(zhǔn)直透鏡3，由第一分光鏡2反射，射 向第二分光鏡10，第二分光鏡10將光分成兩路，一路進入面形干涉測量系統(tǒng)9，另一路進入 差動共焦測量系統(tǒng)16 ；(d)通過平移臺27將平面反射鏡19沿光軸移動至測量光束焦點6與平面反射鏡 19的前表面相接近，觀察CXD探測器41中由平面反射鏡19反射回來的光斑，調(diào)整五維調(diào)整 架39使光斑中點位于CXD探測器41的中心位置，此時平面反射鏡19與測量光束5的光軸 相垂直；(e)主控計算機32的測量軟件通過機電控制裝置觀控制平移臺27軸向平移，進 而帶動平面反射鏡19沿光軸方向掃描，當(dāng)測量光束焦點6掃過平面反射鏡19的表面時，測 量軟件通過差動共焦測量系統(tǒng)16探測得到如附圖17所示的差動共焦響應(yīng)曲線，通過定位
12點來確定測量光束焦點6與平面反射鏡19的表面相重合，記錄 此時平面反射鏡19的位置\ = 2. 1597mm ；(f)繼續(xù)移動平面反射鏡19沿光軸方向掃描，當(dāng)平面反射鏡19的表面與被測透鏡 17的后頂點相接觸時，記錄此時平面反射鏡19的位置rL2 = 100. 7151mm ；(g)計算兩位置之間的距離I Z1-Z21 = 102. 8748mm,則102. 8748mm即為被測透鏡 17的頂焦距。該裝置在測量透鏡頂焦距時，首先需要取下會聚透鏡4，換上被測透鏡17，且測量 時，差動共焦測量系統(tǒng)16探測的是由平面反射鏡19反射回來的光。其余與實施例1相同。實施例3當(dāng)被測參數(shù)是GCL-0101K9平凸透鏡的折射率與厚度時，如附圖12所示，差動共焦 干涉元件多參數(shù)測量裝置，其測量步驟是(a)啟動主控計算機32中的測量軟件，打開激光器37，激光器37所發(fā)出的光經(jīng)光 纖38傳輸后形成點光源1。點光源1發(fā)出的光經(jīng)第一分光鏡2、準(zhǔn)直透鏡3和會聚透鏡4 后形成測量光束5 ；(b)將被測透鏡17固定在五維調(diào)整架39上，將平面反射鏡19固定在被測透鏡17 后方，調(diào)整被測透鏡17，使其與測量光束5共光軸，調(diào)整平面反射鏡19，使其與測量光束5 的光軸相垂直；(c)主控計算機32的測量軟件通過機電控制裝置觀控制平移臺27軸向平移，進 而帶動被測透鏡17和平面反射鏡19同時沿光軸方向掃描，當(dāng)測量光束焦點6掃過被測透 鏡前表面20時，測量軟件通過差動共焦測量系統(tǒng)16探測得到如附圖17所示的差動共焦響 應(yīng)曲線，通過定位差動共焦響應(yīng)信號的絕對零點來確定測量光束焦點6與被測透鏡前表面 20相重合，記錄此時平移臺27的位置τλ ；(d)繼續(xù)沿光軸方向移動被測透鏡17和平面反射鏡19，當(dāng)測量光束焦點6掃過被 測透鏡后表面21時，同樣能得到如附圖17所示的差動共焦響應(yīng)曲線，測量軟件再次通過定 位差動共焦響應(yīng)信號的絕對零點來確定測量光束焦點6與被測透鏡后表面21相重合，記錄 此時平移臺27的位置& ；(e)繼續(xù)沿光軸方向移動被測透鏡17和平面反射鏡19，當(dāng)測量光束焦點6掃過平 面反射鏡19的表面時，同樣能得到如附圖17所示的差動共焦響應(yīng)曲線，測量軟件再次通過 定位差動共焦響應(yīng)信號的絕對零點來確定測量光束焦點6與平面反射鏡19的表面相重合， 記錄此時平移臺27的位置(f)移除被測透鏡17，沿光軸方向移動平面反射鏡19，測量軟件再次通過定位差 動共焦響應(yīng)信號的絕對零點來確定測量光束焦點6與平面反射鏡19的表面相重合，記錄此 時平移臺27的位置(g)由步驟c、d、e、f得到的位置Z1, Z2, Z3> Z4,結(jié)合被測透鏡前表面20的曲率半 徑A、被測透鏡后表面21的曲率半徑r2、會聚透鏡4的焦距及光瞳半徑R，使用光線追跡 的方法精確獲得被測透鏡17的折射率η和厚度d。所述使用光線追跡的方法精確獲得被測透鏡17的折射率η和厚度d的具體步驟 為GCL-0101 K9平凸透鏡的已知參數(shù)為標(biāo)稱折射率Ii1 = 1. 51466，標(biāo)稱厚度d =
134. 000mm,曲率半徑為巧=①，r2 = 90. 7908mm。使用的測量鏡最大通光口徑D = 9. 6mm，焦 距f/ = 35mm，環(huán)形光瞳的環(huán)形光歸一化半徑ε = 0. 7，孔徑為R = 4. 5mm。用X80激光 干涉儀用于測量物鏡軸向位移。測量結(jié)果為位置乙=-9. 34530mm，位置 4 = -6. 71712讓，位置 & =-0. 02176mm, 位置& = 1.09363mm。計算得到透鏡的折射率Ii1 = 1. 51499，其與透鏡標(biāo)稱折射率差值 為 δ n = 1. 51499-1. 51466 = 0. 00033，其相對誤差 Δ δη = (0· 00033/1. 51466) X 100 % ^ 0. 02 % ；計算得到透鏡的厚度d = 3.996mm，其與透鏡標(biāo)稱折射率差值為Sd = 4. 000-3. 996 = 0. 004，其相對誤差 Δ δ n = (0. 004/4. 000) X100%= 0. 1%0該裝置在測量透鏡折射率和厚度時，與實施例1不同的是，需用測量光束5對被測 透鏡的前表面頂點、后表面頂點以及有透鏡時平面反射鏡19的表面位置和無透鏡時平面 反射鏡19的表面位置這四個位置進行高精度定位，進而使用光線追跡的方法實現(xiàn)對被測 透鏡17的折射率η和厚度d的高精度測量。實施例4當(dāng)被測參數(shù)是兩片透鏡鏡組的軸向間隙時，如附圖13所示，差動共焦干涉元件多 參數(shù)測量裝置，其測量步驟是(a)啟動主控計算機32中的測量軟件，打開激光器37，激光器37所發(fā)出的光經(jīng)光 纖38傳輸后形成點光源1。點光源1發(fā)出的光經(jīng)第一分光鏡2、準(zhǔn)直透鏡3和會聚透鏡4 后形成測量光束5 ；(b)在測量軟件中輸入被測鏡組22的參數(shù)，曲率半徑從左往右依次為= 195. 426mm、r2 = -140. 270mm、r3 = -140. 258mm、r4 = -400. 906mm，折射率從左往右依次為 n0 = 1, Ii1 = 1. 5143, n2 = 1, n3 = 1. 668615 ；(C)將被測鏡組22固定在五維調(diào)整架39上，測量光束5照射在被測鏡組22上，由 被測鏡組22光學(xué)表面反射回來的光通過會聚透鏡4、準(zhǔn)直透鏡3，由第一分光鏡2反射，射 向第二分光鏡10，第二分光鏡10將光分成兩路，一路進入面形干涉測量系統(tǒng)9，另一路進入 差動共焦測量系統(tǒng)16 ；(d)通過調(diào)整五維調(diào)整架39，使被測鏡組22與測量光束5共光軸，避免因光軸偏 移而引起的測量誤差；(e)主控計算機32的測量軟件通過機電控制裝置觀控制平移臺27軸向平移， 進而帶動被測鏡組22沿光軸方向掃描，差動共焦測量系統(tǒng)16通過探測CCD探測器41與 CCD探測器42的差動響應(yīng)信號的絕對零點值來確定測量光束焦點6與被測鏡組22內(nèi)透 鏡的各表面頂點相重合，并依次記錄各重合點處平移臺27的位置坐標(biāo)& &，測得Z1 = 0. 16215mm, Z2 = -7. 8946mm, Z3 = -8. 2271mm, Z4 = -14. 5258mm ；(f)主控計算機32中的測量軟件結(jié)合被測鏡組22的參數(shù)由以下的光線追跡遞推 公式依次計算得到各光學(xué)面之間的軸向間隙
權(quán)利要求
1.差動共焦干涉元件多參數(shù)測量方法，其特征在于打開點光源，由點光源出射的光 經(jīng)第一分光鏡、準(zhǔn)直透鏡和會聚透鏡后形成測量光束并照射在被測元件上；調(diào)整被測元件 的光軸，使其與測量光束共光軸；由被測元件反射回來的光通過會聚透鏡和準(zhǔn)直透鏡后由 第一分光鏡反射，射向第二分光鏡，第二分光鏡將光分成兩路，一路進入面形干涉測量系 統(tǒng)，另一路進入差動共焦測量系統(tǒng)；通過面形干涉測量系統(tǒng)形成干涉圖形，通過差動共焦測 量系統(tǒng)形成差動共焦響應(yīng)信號；由干涉圖形測量被測元件的表面面形，由差動共焦響應(yīng)信 號測量球面元件表面曲率半徑、透鏡頂焦距、透鏡折射率、透鏡厚度及鏡組軸向間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動共焦干涉元件多參數(shù)測量方法，其特征在于當(dāng)用差動 共焦測量系統(tǒng)產(chǎn)生的差動共焦響應(yīng)信號測量球面元件表面曲率半徑時，其具體步驟如下(a)將被測球面元件放置于會聚透鏡后方，調(diào)整被測球面元件，使其與測量光束共光 軸，光照射到被測球面元件表面后部分被反射；(b)移動被測球面元件，使其沿光軸方向掃描，差動共焦測量系統(tǒng)通過探測差動共焦響 應(yīng)信號的絕對零點來確定測量光束焦點與被測球面元件表面的頂點位置相重合，記錄此時 被測球面元件的位置Z1 ；(c)繼續(xù)沿光軸方向移動被測球面元件，再次通過探測差動共焦響應(yīng)信號的絕對零點 來確定測量光束焦點與被測球面元件表面的球心位置相重合，記錄此時被測球面元件的位 置Z2 ；(d)計算被測球面元件表面的曲率半徑r=II-Z21。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動共焦干涉元件多參數(shù)測量方法，其特征在于當(dāng)用差動 共焦測量系統(tǒng)產(chǎn)生的差動共焦響應(yīng)信號測量透鏡頂焦距時，其具體步驟如下(a)將會聚透鏡取下，在準(zhǔn)直透鏡出射的平行光路處放置被測透鏡，調(diào)整被測透鏡，使 其與準(zhǔn)直透鏡共光軸，平行光經(jīng)被測透鏡后形成測量光束；(b)在被測透鏡后放置平面反射鏡，調(diào)整平面反射鏡，使其與測量光束的光軸相垂直， 光照射到平面反射鏡表面后被反射；(c)移動平面反射鏡，使其沿光軸方向掃描，差動共焦測量系統(tǒng)通過探測差動共焦響應(yīng) 信號的絕對零點來確定被測透鏡的焦點與平面反射鏡的表面相重合，記錄此時平面反射鏡 的位置Z1 ；(d)沿光軸方向移動平面反射鏡至被測透鏡的后頂點，記錄此時平面反射鏡的位置(e)計算被測透鏡的頂焦距1/= Z1-Z2U
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動共焦干涉元件多參數(shù)測量方法，其特征在于當(dāng)用差動 共焦測量系統(tǒng)產(chǎn)生的差動共焦響應(yīng)信號測量透鏡折射率及厚度時，其具體步驟如下(a)將被測透鏡放置于會聚透鏡后方，調(diào)整被測透鏡，使其與測量光束共光軸。將平面 反射鏡放置于被測透鏡后方，調(diào)整平面反射鏡，使其與測量光束的光軸相垂直；(b)整體移動被測透鏡和平面反射鏡，使其沿光軸方向掃描，差動共焦測量系統(tǒng)通過探 測差動共焦響應(yīng)信號的絕對零點來確定測量光束焦點與被測透鏡前表面的頂點位置相重 合，記錄此時被測透鏡和平面反射鏡的整體位置Z1 ；(c)繼續(xù)沿光軸方向整體移動被測透鏡和平面反射鏡，使測量光束聚焦到被測透鏡后 表面，通過探測差動共焦響應(yīng)信號的絕對零點來確定測量光束焦點與被測透鏡后表面相重合，記錄此時被測透鏡和平面反射鏡的整體位置Z2；(d)繼續(xù)沿光軸方向整體移動被測透鏡和平面反射鏡，使測量光束穿過被測透鏡后聚 焦到平面反射鏡的表面，通過探測差動共焦響應(yīng)信號的絕對零點來確定測量光束焦點與平 面反射鏡的表面相重合，記錄此時被測透鏡和平面反射鏡的整體位置Z3 ；(e)移除被測透鏡，沿光軸方向移動平面反射鏡，通過探測差動共焦響應(yīng)信號的絕對零 點來確定測量光束焦點與平面反射鏡的表面相重合，記錄此時平面反射鏡的位置\ ；(f)結(jié)合被測透鏡前表面的曲率半徑A、被測透鏡后表面的曲率半徑巧、會聚透鏡的焦 距及光瞳半徑R，使用光線追跡的方法精確獲得被測透鏡的折射率η和厚度d。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動共焦干涉元件多參數(shù)測量方法，其特征在于當(dāng)用差動 共焦測量系統(tǒng)產(chǎn)生的差動共焦響應(yīng)信號測量鏡組軸向間隙時，其具體步驟如下(a)將被測鏡組放置于會聚透鏡后方，調(diào)整被測鏡組，使其與測量光束共光軸；(b)移動被測鏡組，使其沿光軸方向掃描，差動共焦測量系統(tǒng)通過探測差動共焦響應(yīng)信 號的絕對零點來確定測量光束焦點與被測鏡組內(nèi)透鏡各表面的頂點相重合，依次記錄各重 合點處被測鏡組的位置坐標(biāo)Z1, Z2,…，Zm(m為鏡組內(nèi)透鏡的總透光面數(shù))；(c)結(jié)合測量光束的數(shù)值孔徑角α^、被測鏡組內(nèi)各個表面的曲率半徑ri rm、折射率 n0 IV1和被測鏡組的位置坐標(biāo)Z1 Zm，使用光線追跡的方法精確獲得被測鏡組內(nèi)第η個 透光表面與第η+1個透光表面之間的軸向間隙dn。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動共焦干涉元件多參數(shù)測量方法，其特征在于當(dāng)用面形 干涉測量系統(tǒng)測量光學(xué)元件表面面形時，其具體步驟如下(a)將會聚透鏡取下，換上齊明透鏡，調(diào)整齊明透鏡，使其與準(zhǔn)直透鏡共光軸，平行光照 射在齊明透鏡上時，在齊明透鏡參考面上部分光被反射后沿原光路返回；(b)將被測元件放置于齊明透鏡后方，調(diào)整被測元件，使其與測量光束共光軸；(c)光照在被測元件表面后部分光被反射，由被測元件表面反射回的光與由齊明透鏡 參考面反射回的光發(fā)生干涉，并進入面形干涉測量系統(tǒng)，在圖像傳感器上形成干涉圖形；(d)如果被測元件表面為凹球面或凸球面，則沿光軸方向移動被測元件至測量光束焦 點與被測元件表面球心相重合，調(diào)整被測元件直至在圖像傳感器上形成清晰的干涉圖形。 如果被測元件表面為平面，則直接調(diào)整被測元件直至在圖像傳感器上形成清晰的干涉圖 形；(e)通過移相算法測量出被測元件表面面形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的差動共焦干涉元件多參數(shù)測量方法，其特 征在于在光路中增加環(huán)形光瞳對測量光束進行調(diào)制，形成環(huán)形光束，降低測量元件參數(shù)時 波相差對測量光束的影響，減少測量誤差。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7所述的差動共焦干涉元件多參數(shù)測量方 法，其特征在于將該方法中的差動共焦測量系統(tǒng)替換成共焦測量系統(tǒng)，由共焦測量系統(tǒng)形 成的共焦響應(yīng)信號測量球面元件表面曲率半徑、透鏡頂焦距、透鏡折射率、透鏡厚度及鏡組 軸向間隙。
9.差動共焦干涉元件多參數(shù)測量裝置，包括點光源，其特征在于包括第一分光鏡、準(zhǔn) 直透鏡、會聚透鏡、第二分光鏡、差動共焦測量系統(tǒng)、面形干涉測量系統(tǒng)；其中，第一分光鏡、 準(zhǔn)直透鏡、會聚透鏡放置在光的出射方向，第二分光鏡放置在第一分光鏡的反射方向，由第二分光鏡將光分成兩路，一路進入差動共焦測量系統(tǒng)，另一路進入面形干涉測量系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的差動共焦干涉元件多參數(shù)測量裝置，其特征在于將該裝置 中的差動共焦測量系統(tǒng)替換成共焦測量系統(tǒng)，由共焦測量系統(tǒng)形成的共焦響應(yīng)信號對被測 表面的頂點及球心位置進行高精度定位。
全文摘要
本發(fā)明屬于光學(xué)精密測量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種差動共焦(共焦)干涉元件多參數(shù)測量方法與裝置。本發(fā)明的核心思想是利用差動共焦(共焦)測量系統(tǒng)測量球面元件表面曲率半徑、透鏡頂焦距、透鏡折射率、透鏡厚度以及鏡組軸向間隙，利用面形干涉測量系統(tǒng)測量元件表面面形，可實現(xiàn)元件多個參數(shù)的同時測量，測量精度高。本發(fā)明首次將差動共焦(共焦)探測系統(tǒng)和面形干涉測量系統(tǒng)相融合，測量參數(shù)全面，且在元件多個參數(shù)測量過程中，無需重新調(diào)整光路，拆卸被測元件，對被測元件無損傷，測量速度快。
文檔編號G01B11/255GK102147240SQ201010621159
公開日2011年8月10日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者楊佳苗, 趙維謙, 邱麗榮 申請人:北京理工大學(xué)