[发明专利]后置分光瞳激光差动共焦镜组轴向间隙测量方法与装置

权利要求书

1.后置分光瞳激光差动共焦镜组轴向间隙测量方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一、点光源(1)发出的测量光束经分束镜(2)、准直透镜(4)和会聚透镜(5)后形成测量光束照射在被测透镜组(6)上；

步骤二、调整被测透镜组(6)，使被测透镜组(6)与测量光束共光轴，由被测透镜组(6)反射回来的光通过会聚透镜(5)和准直透镜(4)后被分束镜(2)反射，被后置光瞳遮挡一半，透过的一半光束则聚焦为测量光斑，进入分光瞳差动共焦探测系统(11)；

步骤三、沿光轴方向移动被测透镜组(6)，使测量光束的焦点与被测透镜组(6)内各透镜的表面顶点位置，即每个透镜的前表面顶点和后表面顶点重合；在各表面顶点位置扫描被测透镜，由分光瞳差动共焦探测系统(11)得到差动共焦响应曲线，通过差动共焦响应曲线(17)的过零点来确定测量光束精确定焦在被测透镜组(6)内各透镜的表面顶点位置，并将顶点位置依次记为Z₁，Z₂，…，Z_m，m为被测透镜组(6)内透镜的总透光面数；

步骤四、根据建立的光线追迹及其补偿模型，依次计算得到被测透镜组(6)内第N个表面S_N与第N+1个表面S_N+1之间的轴向间隙d_N＝l_N′，l_N′为S_N顶点到S_N出射线与光轴交点的距离。

2.根据权利要求1所述的后置分光瞳激光差动共焦镜组轴向间隙测量方法，其特征在于：将激光差动共焦技术与光线追迹技术有机融合，建立光线追迹及其补偿模型，消除各层析定焦表面参数间的相互影响，进而计算得到被测轴向间隙；公式(1)中，r_N为第N个表面S_N的曲率半径，n_N为第N个表面S_N与第N+1个表面S_N+1之间的材料折射率，d_N-1为第N-1个表面S_N-1与第N个表面S_N之间的轴向间隙，l_N′为S_N顶点到S_N出射线与光轴交点的距离，u_N′为S_N出射光线与光轴的夹角；

根据以上公式可消除各表面间参数对测量结果的影响，从而精确计算出第S_N与S_N+1之间的轴向间隙d_N＝l_N′。

3.根据权利要求1所述的后置分光瞳激光差动共焦镜组轴向间隙测量方法，其特征在于：采用差动共焦特性曲线零点附近的测量数据进行线性拟合，通过拟合所得直线的绝对零点来进行快速触发定焦，提升定焦精度、定焦速度和抗散射能力。

4.如权利要求1所述的后置分光瞳激光差动共焦镜组轴向间隙测量方法，其特征在于：所述后置光瞳为D形后置光瞳(7)或圆形后置光瞳(30)，实现后置分光瞳激光差动共焦镜组轴向间隙测量。

5.如权利要求1所述的后置分光瞳激光差动共焦镜组轴向间隙测量方法，其特征在于：在光路中增加环形光瞳(3)对测量光束进行调制，形成环形光束，降低测量元件参数时波像差对测量光束的影响，减少测量误差。

6.后置分光瞳激光差动共焦镜组轴向间隙测量装置，包括点光源(1)，其特征在于：包括分束镜(2)、准直透镜(4)、会聚透镜(5)、分光瞳、分光瞳差动共焦探测系统(11)，主控计算机(24)、电机驱动系统(25)、直线导轨(26)和五维调整架(27)；点光源(1)发出的测量光束依次经过分束镜(2)、环形光瞳(3)、准直透镜(4)和会聚透镜(5)后照射在被测透镜组(6)；由被测透镜组(6)反射回来的光通过会聚透镜(5)、准直透镜(4)和环形光瞳后经分光瞳进入分光瞳差动共焦探测系统(11)；主控计算机(24)控制电机驱动系统(25)进而控制五维调整架(26)的移动，分光瞳差动共焦探测系统(11)将探测结果传输给主控计算机(24)。