[发明专利]一种测量球面反射镜曲率半径的装置与方法

权利要求书

1.一种测量球面反射镜曲率半径的装置，其特征在于，该装置包括球心瞄 准系统、组合测杆(8)、测微头甲(7)、测微头乙(9)、支撑调整架甲(10) 和支撑调整架乙(11)；球心瞄准系统的焦点与被测球面(12)的球心重合，测 微头甲(7)、测微头乙(9)分别安装在组合测杆(8)的两端，且测微头甲(7) 和测微头乙(9)的测量线与组合测杆(8)同轴，组合测杆(8)通过支撑调整 架甲(10)和支撑调整架乙(11)被架设在被测球面(12)的任一球径上；所 述的球心瞄准系统由点光源(3)、准直透镜甲(2)、准直透镜乙(4)、准直透 镜丙(5)、分光棱镜(6)、CCD(1)和球心瞄准系统支撑调整架丙(13)组成， 点光源(3)位于准直透镜乙(4)的焦点上，CCD(1)位于准直透镜甲(2) 的焦平面上，准直透镜丙(5)与准直透镜甲(2)的光轴重合，点光源(3)发 出的光经准直透镜乙(4)汇聚为平行光束，经分光棱镜(6)转折，被准直透 镜丙(5)汇聚照射到被测球面(12)上，经被测球面(12)反射，原路返回， 经准直透镜丙(5)变为平行光束，再经分光棱镜(6)，被准直透镜甲(2)汇 聚，成像在CCD(1)的靶面上。

2.根据权利要求1所述的一种测量球面反射镜曲率半径的装置，其特征在 于，所述的组合测杆(8)的每段测杆尺寸都经过标定。

3.根据权利要求1所述的一种测量球面反射镜曲率半径的装置，其特征在 于，所述的测微头甲(7)、测微头乙(9)均具有零位，其测头都为球形，且测 微头甲(7)的测球镀有反射膜。

4.应用权利要求1所述的测量球面反射镜曲率半径装置的方法，其特征在 于，包括如下步骤：

首先，采用高精度测量仪器对测量装置中的组合测杆(8)进行标定，包括 每段测杆的标定和组合测杆(8)装上测微头甲(7)、测微头乙(9)后的整体 标定，先对每段测杆进行标定，记录其精确尺寸，再把测微头甲(7)和测微头 乙(9)分别安装在测杆两端标定其零位，记录测微头甲(7)和测微头乙(9) 零位之间的尺寸；

其次，装调球心瞄准系统，即调整点光源(3)、准直透镜甲(2)、准直透 镜乙(4)、准直透镜丙(5)、分光棱镜(6)和CCD(1)之间的相对位置，使 点光源(3)发出的光束经准直透镜乙(4)变为平行光，被分光棱镜(6)反射 后再次被准直透镜甲(2)、准直透镜丙(5)汇聚，经球心瞄准系统的焦点返回 的光束经准直透镜丙(5)和分光棱镜(6)，再被准直透镜甲(2)汇聚后正好 落在CCD(1)的靶面中心，并用十字标记点光源(3)在CCD(1)上的成像 位置；

最后，进行调整与测量，包括三个步骤：步骤一，在被测球面(12)球心 位置架设调整球心瞄准系统，使点光源(3)发出的光束经被测球面反射，最后 成像在CCD(1)上为一光斑，再调球心瞄准系统的位置，使光斑最小并与十字 标记重合，此时球心瞄准系统的焦点已与被测球面(12)的球心重合；步骤二， 根据测量范围，选用组合测杆，在组合测杆(8)两端安装测微头甲(7)、测微 头乙(9)，利用支撑调整架甲(10)和支撑调整架乙(11)架设组合测杆(8)， 测微头乙(9)一端靠近球面方向，调整支撑调整架，使测微头甲(7)测头的 球心与球心瞄准系统的焦点重合，记录测微头甲(7)的读数；步骤三，解锁测 微头乙(9)，使其接触镜面，并记录其读数；

通过上述步骤，被测球面反射镜曲率半径R表示为：

R＝L+L₂-L₁+d₂+d₁-r，

其中：L为组合测杆的长度，L₁为组合标定时使用测杆的长度，L₂为组合 标定距离，r为测微头甲的测头半径，d₁为测微头甲的读数，d₂为测微头乙的读 数。