激光刻划技术是一项在民用和军事等方面都有很大应用价值的综合性前沿技术,其优势在于刻划的超高精度。但是,由于基面上涂胶的不均匀以及安装误差和机械相对运动等等影响因素的存在,往往使得激光的有效焦深不能集中在被刻划位置上,造成刻划误差。对于基面为曲面的曲面刻划系统来说,由于倾斜角度的存在,同样的安装偏差和相对运动量等会造成更大的离焦,因此它对实时调焦系统的性能提出了更高的要求。论文给出了曲面光刻系统的整体方案,简单分析了各种常用检焦方法的原理以及优缺点等;着重分析了差动临界角法的原理;给出了所设计的基于差动临界角法的实时调焦系统的设计方案。系统中采用灵敏度高、暗电流小的二象限光敏二极管S5870作为探测器,高分辨率的压电陶瓷及其驱动器作为微驱动器件,以确保系统的性能。本文设计了以高速DSP芯片TMS320VC5416为核心的曲面光刻实时调焦控制器。根据曲面刻划系统的要求,设计了硬件电路和与之配套的软件系统。硬件电路以DSP为核心,包括信号预处理电路、数据采集电路、DSP硬件最小系统电路、串口通信电路以及自启动电路等,系统的信号处理以及各部分的控制均由DSP完成。DSP系统软件设计是在TI公司提供的CCS2.0的开发平台上来完成的,给出了控制算法及软件流程,实现信号采集控制、串口通信、自启动等等。利用VC制作了实时调焦监控界面。分析了可能存在的对系统灵敏度的影响因素,给出了仿真曲线;对离焦量与输出信号曲线的非线性和拟采用的曲线拟合的校正方法也做了分析与仿真。所做的验证性实验表明,系统精度和实时性基本满足要求。