[发明专利]自准直式共焦透镜焦距测量方法

权利要求书

1.自准直式共焦透镜焦距测量方法，其特征在于：

(a)打开点光源，其发出的光经分光镜、准直透镜后形成平行光束，该平行光束经会聚透镜会聚后形成测量光束照射在被测透镜上；辅助平面反射镜放置于被测透镜后方，透过被测透镜的光束被辅助平面反射镜反射；反射回来的光经被测透镜、会聚透镜和准直透镜后由分光镜反射进入共焦测量系统；

(b)被测透镜与辅助平面反射镜组成被测系统，移动被测系统能使被测透镜和辅助平面反射镜同时沿光轴方向移动；调整被测透镜，使其与测量光束共光轴，调整辅助平面反射镜，使其表面与测量光束光轴相垂直；

(c)沿光轴方向移动被测系统，使测量光束的聚焦焦点与被测透镜焦点接近；当测量光束聚焦焦点与被测透镜的焦点重合时，测量光束经被测透镜准直后再次形成平行光束照射在辅助平面反射镜上，辅助平面反射镜将照射在其表面上的光束沿原光路反射折回；在该位置附近扫描被测系统，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聚焦焦点与被测透镜焦点相重合，进而精确确定被测透镜的焦点位置，记录此时被测系统的位置z₁；

(d)继续沿光轴方向移动被测系统，使测量光束聚焦于被测透镜表面附近；在该位置附近扫描被测系统，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聚焦焦点与被测透镜表面相重合，进而精确确定被测透镜表面顶点位置，记录此时被测系统的位置z₂；

(e)根据上述两次定焦得到的被测系统位置z₁、z₂，即可得到被测透镜的顶焦距l_F′＝|z₁-z₂|。

2.根据权利要求1所述的自准直式共焦透镜焦距测量方法，其特征在于：根据被测透镜前表面曲率半径r₁、后表面曲率半径r₂、折射率n和厚度b，可间接测得被测透镜的焦距：

3.根据权利要求1或2所述的自准直式共焦透镜焦距测量方法，其特征在于：在光路中增加环形光瞳对测量光束进行调制，形成环形光束，减弱定焦时波相差对测量光束的影响，提高定焦精度。

4.根据权利要求1或2所述的自准直式共焦透镜焦距测量方法，其特征在于：在测量光束中增加焦深压缩光学系统，使其与共焦测量系统配合工作，提高定焦灵敏度。 

5.根据权利要求1或2所述的自准直式共焦透镜焦距测量方法，其特征在于：对点光源发出的光进行光强调制，由共焦测量系统中的光强传感器探测得到受调制的共焦响应信号，将该调制信号解调后得到共焦响应曲线，从而提高系统的定焦灵敏度。