[發(fā)明專利]投影物鏡波像差在線檢測裝置和檢測方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201410421815.7 | 申請日: | 2014-08-26 |
| 公開(公告)號: | CN104166316B | 公開(公告)日: | 2016-11-30 |
| 發(fā)明(設計)人: | 吳飛斌;唐鋒;王向朝;李杰;李永 | 申請(專利權)人: | 中國科學院上海光學精密機械研究所 |
| 主分類號: | G03F7/20 | 分類號: | G03F7/20;G01M11/02 |
| 代理公司: | 上海新天專利代理有限公司 31213 | 代理人: | 張澤純;張寧展 |
| 地址: | 201800 上海*** | 國省代碼: | 上海;31 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 投影 物鏡 波像差 在線 檢測 裝置 方法 | ||
1.一種投影物鏡波像差在線檢測裝置,其特征在于,包括:沿光源(1)輸出光束方向依次放置的旋轉散射器(2)、第一聚焦透鏡(3)、光纖陣列(4)、第二聚焦透鏡(5)、散射光學元件(6)、物面光柵板(7)、像面光柵板(10)、二維光電傳感器(13);
所述的物面光柵板(7)置于物面光柵位移臺(8)上,所述的像面光柵板(10)置于像面光柵位移臺(11)上,該像面光柵位移臺(11)與相移控制模塊(12)相連,所述的二維光電傳感器(13)與計算機相連(14);
所述的物面光柵板(7)位于被測光學系統(tǒng)(9)的物平面,所述的像面光柵板(10)位于被測光學系統(tǒng)(9)的像平面;
所述的物面光柵板(7)由兩個周期為Po且占空比為50%的物面光柵,以及物面光柵對準標記(703)組成,該兩個物面光柵分別是光柵線沿y方向的第一光柵(701)和光柵線沿x方向的第二光柵(702);
所述的像面光柵板由像面光柵和像面光柵對準標記組成;
所述的物面光柵的周期Po與所述的像面光柵的周期Pi滿足如下關系,
Po=Pi·M
其中,M為被測光學系統(tǒng)(9)的成像放大倍數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的投影物鏡波像差在線檢測裝置,其特征在于,所述的旋轉散射器(2)由支架(203)、電動機(202)和圓形漫散射光學元件(201)組成,用于將相干光或部分相干光轉化為非相干光;所述的圓形漫散射光學元件(201)安裝在電動機(202)上,在電動機(202)的驅動下沿中心軸轉動。
3.一種投影物鏡波像差在線檢測方法,其特征在于,該方法包括如下步驟:
①調整旋轉散射器(2)的高度,使光源(1)發(fā)出的光束從圓形漫散射光學元件(201)的上半部分透過;
調節(jié)第一聚焦透鏡(3)和光纖陣列(4)輸入端,使旋轉散射器(2)的透射光耦合到光纖陣列(4)中;
②物面光柵板(7)置于物面光柵位移臺(8)上,調整到物面光柵位移臺(8)使物面光柵板(7)位于被測光學系統(tǒng)(9)的物面上,且物面光柵板(7)上的第一光柵(701)移入被測光學系統(tǒng)(9)的物方視場點位置;
③將散射光學元件(6)置于靠近物面光柵板(7)位置,調整第二聚焦透鏡(5)和光纖陣列(4)輸出端使物面光柵板(7)被均勻照明;
④像面光柵板(10)置于像面光柵位移臺(11)上,移動像面光柵位移臺(11)使像面光柵板(10)位于被測光學系統(tǒng)(9)的像面上,且像面光柵(1001)移入被測光學系統(tǒng)(9)的像方光路;
將二維光電傳感器(13)置于像面光柵板(10)后,用來探測像面光柵(1001)所形成的干涉條紋;
⑤調整物面光柵位移臺(8),根據(jù)物面光柵板(7)上的物面光柵對準標記(703)與像面光柵板(10)上的像面光柵對準標記(1002)形成的差動對準光柵在二維光電傳感器(13)上所成的莫爾條紋進行對準,當兩組條紋完全重合時,說明完成對第一光柵(701)與像面光柵(1001)的對準和平行調節(jié),進入步驟⑥;
⑥將像面光柵位移臺(11)沿x方向移動像面光柵(1001),移動12次,每次移動1/12光柵周期,每次移動后二維光電傳感器(13)采集一幅剪切干涉圖Ixk,其中k=1,2,3…,12;
選擇其中Ix1、Ix2、Ix3、Ix4、Ix5、Ix6、Ix7、Ix10、Ix11、Ix12的10幅干涉條紋圖,按下列公式計算相位:
其中,為被測波前沿x方向的相位,代表被測波前在x方向上的梯度信息;
⑦移動物面光柵位移臺(8),將物面光柵板(7)上的第二光柵(702)移入被測光學系統(tǒng)(9)的物方視場點位置;調整物面光柵位移臺(8),根據(jù)物面光柵板(7)上的物面光柵對準標記(703)與像面光柵板(10)上的像面光柵對準標記(1002)形成的差動對準光柵在二維光電傳感器(13)上所成的莫爾條紋進行對準,當兩組條紋完全重合時,說明完成對第二光柵(702)與像面光柵(1001)的對準和平行調節(jié),進入步驟⑧;
⑧將像面光柵位移臺(11)沿y方向移動像面光柵(1001),移動12次,每次移動1/12光柵周期,每次移動后二維光電傳感器(13)采集一幅剪切干涉圖Iyk,其中k=1,2,3…,12;
選擇其中Ix1、Ix2、Ix3、Ix4、Ix5、Ix6、Ix7、Ix10、Ix11、Ix12的10幅干涉條紋圖,按下列公式計算相位:
其中,為被測波前沿y方向的相位,代表被測波前在y方向上的梯度信息;
⑨對步驟⑥和步驟⑧得到的相位提取結果解包裹,將分別得到x方向和y方向的差分波前ΔWx和ΔWy進行剪切干涉波前重建,獲得被測光學系統(tǒng)(9)波前。
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