微缩投影系统波像差检测过程中的视场点定位方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学系统检测领域，具体涉及一种微缩投影系统波像差检测过程中的视场点定位方法，可应用于波像差检测过程中，微缩投影系统的被测视场点的准确定位。
【背景技术】
[0002]光学系统出瞳面波像差是衡量其成像质量的关键指标，对出瞳面波像差的矫正通常基于光学系统视场内特定的物像共轭点，即在特定的视场点位置完成光学系统的精密装调，以实现在该特定位置系统波像差最小的目的。视场是指在物空间中，在某一距离，光学系统所能接受的最大物体尺寸。
[0003]在系统波像差检测过程中，如何准确的定位被测光学系统的视场点，是完成光学系统集成装调和波像差检测的前提。
[0004]传统的视场点定位方法采用在系统波像差检测过程中，物面和像面配合扫面的反射确定视场点，工作量大，操作过程复杂。
【发明内容】
[0005]本发明为解决现有微缩投影系统波像差检测过程中的视场点定位的准确率低且存在工作量大，操作过程复杂等问题，提供一种微缩投影系统波像差检测过程中的视场点定位方法。
[0006]微缩投影系统波像差检测过程中的视场点定位方法，该方法由以下步骤实现:
[0007]步骤一、采用三坐机对主镜和次镜的反射面轮廓进行测量，获得主镜和次镜的中心厚度，并根据获得的中心厚度确定主镜和次镜的间距；
[0008]步骤二、在三坐标机上完成在吊装状态下次镜、次镜支撑结构以及次镜支撑环的装配，通过调整次镜支撑结构和次镜支撑环的相对位置，保证所述次镜的外轮廓与次镜支撑环外轮廓同轴度和垂直度;然后完成主镜、主镜支撑结构、主镜支撑环、主镜调整机构和主镜支撑盘的装配，通过调整主镜支撑结构和主镜支撑环的相对位置，保证主镜的外轮廓与主镜支撑环的外轮廓同轴度和垂直度以及主镜背面与主镜支撑盘平行度；
[0009]步骤三、采用定心仪调整机构和平晶，调整次镜反射面相对于次镜支撑环8的面倾斜度以及次镜反射面光轴相对于次镜支撑环中心轴的偏心量，获得的次镜面倾斜度和偏心量;调整主镜反射面相对于主镜支撑环的面倾斜度以及主镜反射面光轴相对于主镜支撑环中心轴的偏心量，获得主镜面倾斜度和偏心量；
[0010]步骤四、根据步骤一获得的主镜和次镜的间距在三坐标机上完成微缩投影系统的装配，保证主镜和次镜的外轮廓同轴度；
[0011]步骤五、在三坐标机上完成凹面反射镜在次镜背面的装配;所述凹面反射镜的球心位置即为系统定位的视场点。
[0012]本发明的有益效果:光学系统出瞳面波像差是衡量其成像质量的关键指标，对出瞳面波像差的矫正通常基于光学系统视场内特定的物像共轭点，即在特定的视场点位置完成光学系统的精密装调，以实现在该特定位置系统波像差最小的目的。
[0013]—、本发明所述的视场点定位方法中，通过坐标传递关系和根据微缩投影系统特殊设计的凹面反射镜，可以在系统波像差检测过程中准确的定位被测视场点，包括视场点水平位置和垂直位置的准确定位；
[0014]二、本发明所述的视场点定位方法，可以实现在波像差检测过中被测视场点的快速定位和准确复位。
【附图说明】
[0015]图1为本发明所述的微缩投影系统波像差检测过程中的视场点定位方法中微缩投影系统的结构示意图；
[0016]图2为本发明所述的微缩投影系统波像差检测过程中的视场点定位方法中次镜、次镜支撑结构和次镜支撑环在三坐标机上的装配结构示意图；
[0017]图3为本发明所述的微缩投影系统波像差检测过程中的视场点定位方法中次镜、次镜支撑结构和次镜支撑环在定心仪上的装配结构示意图；
[0018]图4为本发明所述的微缩投影系统波像差检测过程中的视场点定位方法中主镜、主镜支撑、主镜调整机构以及主镜支撑盘的装配结构示意图；
[0019]图5为本发明所述的微缩投影系统波像差检测过程中的视场点定位方法中次镜与特殊设计的凹面反射镜的装配结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]【具体实施方式】一、结合图1至图5说明本实施方式，微缩投影系统波像差检测过程中的视场点定位方法，微缩投影系统包括主镜1、主镜支撑结构2、主镜支撑环3、主镜调整机构4、主镜支撑盘5、次镜6、次镜支撑结构7以及次镜支撑环8，所述主镜I和次镜6为非球面反射镜，所述次镜支撑结构7和次镜支撑环8以及主镜支撑结构2、主镜支撑环3、主镜调整机构4和主镜支撑盘5作为主要部分，通过建立微缩投影系统中主镜轮廓、次镜轮廓、主次镜支撑机构2以及主镜、次镜光轴的坐标传递关系，借助根据微缩投影系统结构特殊设计的凹面反射镜11，准确的定位系统在波像差检测设备上的被测视场点。
[0021 ]具体定位方法由以下步骤实现:
[0022]A、在三坐标机上完成主镜I和次镜6的反射面轮廓测量，确定主镜I和次镜6的中心厚度，以修正微缩投影系统的两镜间距;然后完成主镜I和次镜6背面与其外轮廓之间几何关系的测量；
[0023]B、在三坐标机上完成如图2所示的吊装状态下的次镜6、次镜支撑结构7以及次镜支撑环8的装配，装配过程中通过调整次镜支撑结构7和次镜支撑环8的相对位置，保证次镜6的外轮廓与支撑环8外轮廓的同轴度、垂直度和圆柱度；
[0024]C、在三坐标机上完成主镜1、主镜支撑2、主镜支撑环3、主镜调整机构4以及主镜支撑盘5的装配，装配过程中通过调整主镜支撑2和主镜支撑环3的相对位置，保证主镜I的外轮廓与支撑环3外轮廓的同轴度、垂直度和圆柱度，以及主镜I背面相对于主镜支撑盘5的平行度；
[0025]D、在定心仪上，结合图3，借助定心仪调整机构10和平晶9，完成次镜6反射面相对于次镜支撑环8的面倾斜调整，以及次镜6反射面光轴相对于次镜支撑环8中心轴的偏心，获得次镜6反射面的倾斜度和偏心量；
[0026]E、在定心仪上，采用步骤D相同的方式，借助定心仪调整机构10和平晶9，完成主镜I反射面相对于主镜支撑环3的面倾斜调整，以及主镜I反射面光轴相对于主镜支撑环3中心轴的偏心，获得主镜的反射面的倾斜度和偏心量；
[0027]F、根据步骤一中修正后的两镜间距，在三坐标机上完成微缩投影系统集成，通过调整主镜I和次镜6的偏心量，减少主镜I和次镜6外轮廓的同轴度，装配后的微缩投影系统，结合图1;
[0028]G、在三坐标机上完成特殊设计的凹面反射镜11在次镜6背面的装配，确定凹面反射镜11球心相对于次镜6背面的垂直位置，以及凹面反射镜11球心相对于次镜6外轮廓中心轴水平位置；
[0029]H、在系统波像差检测设备上完成微缩投影系统集成装调，凹面反射镜11的球心位置即为系统被测视场点；
[0030]1、根据步骤D和步骤E中确定的次镜反射面的倾斜度和主镜反射面的倾斜度，步骤A中确的主次镜厚度以及步骤G中确定的凹面反射镜11的球心相对于次镜6背面的垂直位置，以及球心相对于次镜6外轮廓中心轴水平位置对被测视场点的定位误差进行修正，即完成微缩投影系统被测视场点的定位。
[0031]本实施方式中所述的特殊设计的凹面反射镜11曲率半径、中心厚度根据微缩投影系统的物距设定。凹面反射镜11包括反射面和背面凸台组成，所述背面凸台用于将凹面反射镜11安装在次镜6的背面，使装配后的凹面反射镜11球心即为微缩投影系统波像差检测过程中的被测视场点。
【主权项】
1.微缩投影系统波像差检测过程中的视场点定位方法，其特征是，该方法由以下步骤实现: 步骤一、采用三坐机对主镜(I)和次镜(6)的反射面轮廓进行测量，获得主镜(I)和次镜(6)的中心厚度，并根据获得的中心厚度确定主镜(I)和次镜(6)的间距； 步骤二、在三坐标机上完成在吊装状态下次镜(6)、次镜支撑结构(7)以及次镜支撑环(8)的装配，通过调整次镜支撑结构(7)和次镜支撑环(8)的相对位置，保证所述次镜(6)的外轮廓与次镜支撑环(8)外轮廓同轴度和垂直度;然后完成主镜(I)、主镜支撑结构(2)、主镜支撑环(3)、主镜调整机构(4)和主镜支撑盘(5)(的装配，通过调整主镜支撑结构(2)和主镜支撑环(3)的相对位置，保证主镜(I)的外轮廓与主镜支撑环(3)的外轮廓同轴度和垂直度以及主镜(I)背面与主镜支撑盘(5)平行度； 步骤三、采用定心仪调整机构(10)和平晶(9)，调整次镜(6)反射面相对于次镜支撑环(8)的面倾斜度以及次镜(6)反射面光轴相对于次镜支撑环(8)中心轴的偏心量，获得的次镜(6)面倾斜度和偏心量;调整主镜(I)反射面相对于主镜支撑环(3)的面倾斜度以及主镜(I)反射面光轴相对于主镜支撑环(3)中心轴的偏心量，获得主镜(I)面倾斜度和偏心量； 步骤四、根据步骤一获得的主镜(I)和次镜(6)的间距在三坐标机上完成微缩投影系统的装配，保证主镜(I)和次镜(6)的外轮廓同轴度； 步骤五、在三坐标机上完成凹面反射镜(11)在次镜(6)背面的装配；所述凹面反射镜(II)的球心位置即为系统定位的视场点。2.根据权利要求1所述的微缩投影系统波像差检测过程中的视场点定位方法，其特征在于，在步骤五之后，还包括根据步骤一获得的主镜(I)和次镜(6)的中心厚度和步骤三获得的次镜(6)面倾斜度和偏心量、主镜(I)面倾斜度和偏心量对被测的视场点的定位误差进行修改正。3.根据权利要求1所述的微缩投影系统波像差检测过程中的视场点定位方法，其特征在于，所述凹面反射镜(11)的曲率半径、中心厚度根据微缩投影系统的物距设定。4.根据权利要求1或3所述的微缩投影系统波像差检测过程中的视场点定位方法，其特征在于，所述凹面反射镜(11)包括反射面和背面凸台组成，所述背面凸台用于将凹面反射镜(11)安装在次镜(6)的背面，使装配后的凹面反射镜(11)球心即为微缩投影系统波像差检测过程中的被测视场点。
【专利摘要】微缩投影系统波像差检测过程中的视场点定位方法，涉及光学系统检测领域，解决现有微缩投影系统波像差检测过程中的视场点定位的准确率低且存在工作量大，操作过程复杂等问题，采用三坐机上对主镜和次镜的反射面轮廓进行测量，获得主镜和次镜的间距，并在三坐机上完成主次镜的装配，保证主镜的外轮廓与主镜支撑环的外轮廓、次镜与次镜支撑环外轮廓的同轴度和垂直度以及主次镜背面与主次镜支撑结构的平行度；采用定心仪调整机构和平晶调整主次镜与其支撑环的装配，获得主次镜镜面的倾斜度和偏心量；完成凹面反射镜在次镜背面的装配；定位系统定位的视场点。本发明可以实现在波像差检测过中被测视场点的快速定位和准确复位。
【IPC分类】G01J9/00, G03F9/00, G01M11/02
【公开号】CN105589305
【申请号】CN201510960030
【发明人】谢耀, 周烽, 王丽萍, 王辉, 郭本银, 张文龙, 金春水
【申请人】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月21日