针对现有中心偏差测量方法中测量精度低、透镜姿态调整人为干扰大的问题，提出一种差动共焦透镜中心偏自动测量方法。该方法通过差动共焦定焦技术，依据差动共焦轴向光强响应曲线的过零点精确对应被测镜特征点这一特性，实现对被测镜猫眼点及共焦点的精准定位；通过高精度气浮转轴驱动被测镜旋转，用位移传感器、圆光栅记录被测镜的位置信息，结合五维位姿自动调整机构，实现对被测镜姿态的高精度校正，消除姿态偏差，提高测量精度；最终，搭建了激光差动共焦透镜中心偏自动测量系统，实现了透镜中心偏的高精度自动测量。实验结果表明：透镜中心偏的测量精度可达0.41%，测量重复性优于100 nm。与现有的人工单次测量相比，该方法的测量重复性较好、随机误差小、测量精度高，为高精度透镜中心偏自动测量提供了一种技术途径。

为提高球面透镜曲率半径的测量精度，提出基于五维位姿监测调整的差动共焦曲率半径高精度测量方法。通过驱动被测样品回转，在探测器上监测被测件的共焦点轨迹，测量被测件球心点与测量光轴之间的偏心误差，结合位姿调整系统对偏心误差进行自动补偿，确保测量过程中被测件球心与测量光轴重合，消除被测样品球心离轴引入的测量余弦误差，进而消除每次装调的样品位姿误差对测量精度的影响。理论计算和初步实验表明：该方法对曲率半径的相对重复测量精度（RMS）可达到3.2×10^-6。该方法显著提升了曲率半径的重复测量精度，为曲率半径的精密测量提供了有效途径。同时，该方法还为透镜中心偏、焦距、厚度、镜组间隔等多种参数的高精度测量提供了有效方法。

共焦拉曼光谱技术可实现定量、 无损、 无需标记的样品微区“分子结构特征和物质组成信息”成像, 被广泛应用于生物医学、 物理化学以及材料科学等领域。 由于共焦拉曼系统采用“点”激发和“点”探测的探测机制, 且拉曼散射光谱信号微弱, 导致成像所需时间可长达数小时甚至数十小时; 测量过程中系统极易受环境变化、 空气扰动等因素影响产生漂移, 造成被测样品离焦, 从而导致成像质量不稳定。 针对现有共焦拉曼系统对样品定焦能力不足、 样品易产生离焦误差、 系统漂移大等问题, 本文提出了一种基于双边拟合的高稳定性共焦拉曼光谱定焦方法。 该方法首先对共焦拉曼光谱强度轴向响应曲线两侧对样品离焦敏感的数据区间分别进行线性拟合, 得到两条拟合直线方程; 然后, 将所得的两条直线方程相减得到新的差分直线; 最后, 通过差分直线的过零点位置确定系统焦平面位置, 实现了被测样品的高精度定焦, 消除了离焦对系统测量结果的影响。 以单晶硅表面同一位置, 轴向扫描步距100 nm, 进行60次重复定焦实验, 实验获得的重复定焦极差为80.2 nm, 说明系统具有良好的抗漂移能力。 对周期5 μm的竖条栅格标准原子力台阶样品进行拉曼mapping成像测试, 结果表明在长时间的成像过程中, 和无定焦功能的图像相比, 该方法获得的竖条栅格图像更清晰、 边缘更锐利、 信噪比较好。 仿真分析和实验结果表明: 提出的基于双边拟合共焦拉曼光谱探测方法可以提高系统的定焦准确度, 抑制干扰因素导致的系统离焦对成像质量的影响, 进而确保了系统探测的稳定性和成像分辨力, 是一种自动定焦、 抗漂移的拉曼光谱成像方法。