曲率半径作为光学元件的重要参数之一,它的精确测量对后续光学检测装调都有着重要作用。目前通用型测量仪器作为一种主要发展趋势,这种测量仪器能够测量光学元件的多种参数,因此本文在原有内调焦定心仪器的基础上对其进行功能扩展,使其在定心的同时还能够精确测量光学元件的曲率半径。通过对原内调焦定心仪器测量曲率半径的原理及过程分析,可知测量时影响精度的主要原因是调焦过程中产生的误差,因此本文主要根据调焦误差的产生因素对测量仪器进行改进,最终搭建实验平台,对光学元件进行实际测量验证其测量精度。本课题的主要内容如下:首先对内调焦自准直测曲率半径法进行研究,针对本课题测量所使用的内调焦式测量仪器,它采用的标尺读数为间断读数,测量结果只能为估读,因此需要将标尺的间断读数改为连续读数,而标尺上的读数为内调焦光学系统的工作距,将仪器的内调焦光学系统基础参数进行理论计算,在Zemax中仿真出来,通过Zemax与Matlab的DDE通信功能,将标尺的工作距数据提出,使原读数标尺数据细分至微米级,同时根据内调焦光学系统在自身调焦过程中,由于工作距在不同范围内变化趋势各不同,将工作距进行分段,并确定不同工作距的曲率半径测量范围。其次建立光学成像模型,分析内调焦测曲率半径仪器在手动调焦的情况下,不同测量范围的相对误差;并将手动调焦的方式改进为电机控制自动调焦,经实验选用Brenner函数自动爬山算法实现自动调焦,并通过理论计算出采用自动调焦的方法测量时,不同测量范围的相对误差。最后通过以上理论分析,对实验中需要的各部件进行选型,搭建实验平台,验证理论结果。对理论工作距与实际使用的工作距进行验证,实验结果与仿真结果一致;并验证此曲率半径仪器在不同工作距离的测量范围下的精确性和重复性,对曲率半径标称值为41.2mm与-57.1mm的光学元件在不同工作距离下进行测量,实际测量得到的误差结果在理论计算的误差内。实验表明本仪器可用于球面曲率半径的一般性测量。