共焦镜组轴向间隙测量方法与装置

摘要

本发明属于光学精密测量技术领域，涉及一种共焦镜组轴向间隙测量的方法与装置，该方法首先通过共焦定焦原理对镜组内各透镜表面实现高精度定位，并获得各定位点处共焦测头的位置坐标，然后利用光线追迹递推公式依次计算镜组内各轴向间隙。同时在测量光路中引入环形光瞳，遮挡近轴光线，形成空心的测量光锥，削减了像差对测量结果的影响。本发明使用共焦光锥对镜组内的透镜表面实现非接触高精度定位，具有工作距离长，测量速度快，测量精度高，测量过程中无需拆卸被测镜组等特点。

主权项

共焦镜组轴向间隙测量方法，其特征在于：(a)首先，调整被测镜组，使其与共焦测头共光轴；(b)然后，出射共焦光锥的共焦测头沿光轴方向扫描移动，共焦系统通过探测共焦响应信号的极大值来确定共焦光锥顶点与被测镜组内透镜表面顶点相重合，依次记录各重合点处共焦测头的位置坐标z1，z2，…，zm(m为镜组内透镜的总透光面数)；(c)根据已知参数：共焦光锥的数值孔径角α0、被测镜组内多个单片透镜的曲率半径r1～rn、折射率n0～nn和共焦测头的位置坐标z1～zn+1，可由光线追迹递推公式： α n ′ = α n - 1 ′ + arcsin ( l n - 1 ′ - d n - 1 - r n r n · sin α n - 1 ′ ) - arcsin ( n n - 1 n n · l n - 1 ′ - d n - 1 - r n r n · sin α n - 1 ′ ) l n ′ = r n + n n - 1 n n · sin α n - 1 ′ sin α n ′ · ( l n - 1 ′ - d n - 1 - r n ) n＝1，2，…m-1得到镜组内第n个透光表面与第n+1个透光表面之间的轴向间隙dn＝ln′；其中初始参数：α0′＝α0，l0′＝|zn+1-z1|，d0＝0。