[发明专利]双边错位差动共焦镜组轴向间隙测量方法

权利要求书

1.双边错位差动共焦镜组轴向间隙测量方法，其特征在于：包括以下步骤，

a)打开点光源(1)，调整被测镜组(6)使其与测量物镜(4)和准直透镜(3)共光轴，点光源(1)发出的光经分束镜(2)、准直透镜(3)和测量物镜(4)后汇聚成测量光束(5)聚焦在被测镜组(6)透镜上，被测镜组(6)反射的测量光束(5)再经测量物镜(4)和准直透镜(3)后被分束镜(2)反射进入到横向相减共焦探测系统(7)，形成的测量艾里斑(10)被CCD探测器(9)探测；

c)沿光轴方向移动被测镜组(6)使测量光束(5)的焦点与被测镜组(6)的透镜前表面顶点A位置重合；在该镜组透镜前表面顶点A位置附近相对轴向扫描测量物镜(4)或被测镜组(6)，将横向相减共焦探测系统(7)中大虚拟针孔探测域(11)探测到的大虚拟针孔探测共焦特性曲线(13)I_B(z)和小虚拟针孔探测域(12)探测到的小虚拟针孔探测共焦特性曲线(14)I_S(z)进行相减处理，得到半高宽压缩的锐化共焦特性曲线(15)I(z)＝I_S(z)-γI_B(z)，其中z为轴向坐标，γ为调节因子；

d)将锐化共焦特性曲线(15)沿横向坐标平移S得到平移锐化共焦特性曲线(16)，并使锐化共焦特性曲线(15)和平移锐化共焦特性曲线(16)的侧边交汇，对锐化共焦特性曲线(15)和平移锐化共焦特性曲线(16)分别进行同横坐标点插值处理后，再进行逐点相减处理得到错位相减差动共焦特性曲线(17)I_D(z)＝I(z)-I(z,-S)，利用差动共焦线性拟合直线(18)对错位相减差动共焦特性曲线(17)的线性段数据进行直线拟合，通过反向回移差动共焦点性拟合直线(18)S/2位置的回移差动共焦拟合直线(20)的移位拟合直线零点(21)来精确确定测量光束(5)焦点与被测镜组(6)的顶点的重合位置，进而得到被测镜组(6)的透镜前表面顶点A位置Z₁；

e)沿光轴方向移动测量物镜(4)或被测镜组(6)，使测量光束(5)的焦点与被测镜组(6)的透镜后表面顶点B重合；在所述镜组透镜顶点B位置附近轴向扫描测量物镜(4)或被测镜组(6)，由横向相减共焦探测系统(7)通过处理测得的测量艾里斑(10)得到锐化共焦特性曲线(15)后再进行双边错位相减处理，得到与测量物镜(4)焦点附近对应的第二错位相减差动共焦特性曲线(22)，主控计算机(24)按照步骤d)通过对第二错位相减差动共焦特性曲线(22)进行线性拟合、拟合直线回移及确定回移拟合直线零点精确确定被测镜组(6)的后表面顶点位置B，记录此时被测镜组(6)的透镜后表面顶点B的位置Z₂；

f)沿光轴方向移动被测镜组(6)，使测量光束(5)的焦点分别与被测镜组(6)内各透镜的表面顶点位置重合，即分别与每个透镜的前表面顶点和后表面顶点重合；在各表面顶点位置附近扫描被测镜组(6)，由横向相减共焦探测系统(7)得到错位相减差动共焦特性曲线(17)，依次通过回移差动共焦拟合直线(20)的移位拟合直线零点(21)来确定测量光束(5)的焦点精确定焦在被测镜组(6)组内各透镜的表面顶点位置，并将各顶点位置依次记为Z₁，Z₁，Z₂，…，Z_m，m为被测镜组(6)组内透镜的总透光面数；

g)根据建立的光线追迹及其补偿模型，依次计算得到被测镜组(6)组内第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′。