一种多角度快速调节光学元件的装置及方法

一种多角度快速调节光学元件的装置及方法
【技术领域】
1.本发明涉及光学干涉测量技术领域，尤其涉及一种多角度快速调节光学元件的装置及方法。


背景技术：

2.随着现代社会需求的发展，对于光学元件面形精度的要求越来越高，特别是在光刻镜头中，对元件面形rms值的要求达到纳米甚至深亚纳米量级，这对光学检测来说是一个极高的挑战。
3.旋转平移绝对检测法是提高光学检测精度常用的一种绝对标定方法。1999年，日本nikon公司报导了基于旋转平移的光学球面绝对检测技术原理于实验装置，2001年，德国carl zeiss公司在自制的斐索型干涉仪上运用该技术实现了光学球面的绝对检测，检测精度达到了0.15nm rms(bernd d,gunther s,interferometric testing of optical surfaces at its current limit[j],optik,2001,112(9):392-398)。相比于双球面绝对检测方法，旋转平移无需猫眼位置的精确判断，并在检测凸球面时能够体现出短干涉腔的优势，且该方法可用于平面的绝对检测，通用性较强。
[0004]
在利用旋转平移绝对检测法检测光学元件时，需要多次调整光学元件的空间位置以使干涉仪光轴、光学元件光轴一致，对于同轴非球面，虽然无法利用旋转平移法检测绝对面形，但是可以利用多角度旋转法标定旋转非对称误差，虽然多角度旋转法不需要平移，但是其被检光学元件的空间位置要求相比于平面球面的旋转平移绝对检测却更高，大大增加了检测调整时间，还增加了调整难度，使检测调整过程复杂化，并且调整的精度达不到预期的效果。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的是提供一种多角度快速调节光学元件的装置，
[0006]
该装置包括激光干涉仪、干涉仪标准镜头、零位补偿镜和第一调整机构；
[0007]
第一调整机构上安装有旋转转台，旋转转台安装有第二调整机构，第二调整机构上还安装有第三调整及检测支撑平台，被检光学元件置于第三调整及检测支撑平台上。
[0008]
优选的，激光干涉仪、干涉仪标准镜头、零位补偿镜与第一调整机构垂直某一条线设置。
[0009]
为了达到上述目的，一种多角度快速调节光学元件的方法，包括以下步骤：
[0010]
s1：利用第三调整机构和第一调整机构调整被检光学元件，使得转动旋转转台时干涉仪监视器上的光点不动；
[0011]
s2：建立第一调整机构、第二调整机构关于泽尼克第二项、第三项(xy方向倾斜)以及第七项、第八项慧差项系数的灵敏度矩阵；
[0012]
s3：利用干涉仪检测被检光学元件，记录此时原始倾斜及慧差项系数第一项、第二项、第七项和第八项；
[0013]
s4：将转台旋转180
°
，对被检光学元件再次进行检测，记录此时旋转后的倾斜及慧差项系数第一项、第二项、第七项和第八项；
[0014]
s5：利用灵敏度矩阵计算调整量并通过第二调整机构调整被检光学元件，计算出第一项、第二项、第七项和第八项的值调；
[0015]
s6：：重复s3至s5，直至第一项、第二项、第七项和第八项系数在转动转台时不变；
[0016]
s7：利用第一调整机构将第一项、第二项、第七项和第八项系数调为零，干涉仪光轴、被检光学元件光轴、转台转轴以及第一调整机构中心轴空间位置一致，被检光学元件调整到位。
[0017]
优选的，s2中的灵敏度矩阵的建立是通过分别将xy方向的平移和倾斜调整一定的量，将调整前后的第一项、第二项、第七项和第八项系数相减得到灵敏度矩阵。
[0018]
在本发明提供的一种多角度快速调节光学元件的装置及方法如下有益效果：对于绝对检测尤其是非球面绝对检测而言，被检光学元件以及各调整机构的中心轴空间位置的调整往往难度大，并且，调整时间偏长，调整复杂，并且调整的精度达不到预期的效果，因此，本方法通过灵敏度矩阵可以快速计算各调整机构的调整量，从而快速地调整各调整机构以及被检光学的空间位置，大大节省了调整时间，也降低调整难度，通过对比泽尼克第二、三、七、八项的系数会使得调整的精度更高。
【附图说明】
[0019]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0020]
图1为本发明实施例提供的多角度快速调节光学元件的装置图；
[0021]
图2为本发明实施例提供的多角度快速调节光学元件的步骤图；
[0022]
1.第一调整机构、2.转台、3.第二调整机构、4.第三调整机构及检测支撑平台、5.被检光学元件、6.零位补偿镜、7.干涉仪标准镜头、8.激光干涉仪。
【具体实施方式】
[0023]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例，仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0024]
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，还可以在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或
设备固有的其它步骤或单元。
[0025]
下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明提供的一种多角度快速调节光学元件的装置，该装置包括激光干涉仪、干涉仪标准镜头、零位补偿镜和第一调整机构；
[0026]
第一调整机构上安装有旋转转台，旋转转台安装有第二调整机构，第二调整机构上还安装有第三调整及检测支撑平台，被检光学元件置于第三调整及检测支撑平台上。
[0027]
激光干涉仪、干涉仪标准镜头、零位补偿镜与第一调整机构垂直某一条线设置。
[0028]
如图2所示为本发明实施例提供的一种多角度快速调节光学元件的方法，
[0029]
该方法包括以下步骤：
[0030]
s1：利用第三调整机构和第一调整机构调整被检光学元件，使得转动旋转转台时干涉仪监视器上的光点不动；
[0031]
s2：建立第一调整机构、第二调整机构泽尼克关于第z2、z3(xy方向倾斜)以及z7、z8慧差项系数的灵敏度矩阵m；
[0032]
其中，灵敏度矩阵m的建立是通过分别将xy方向的平移和倾斜调整一定的量，然后将调整前后的z2、z3、z7、z8项系数相减得到灵敏度矩阵。
[0033]
具体的，各调整机构、干涉仪光轴以及被检元件光轴是否精确重合通常是通过泽尼克系数来判断，灵敏度矩阵是通过第一、第二调整机构进行平移、倾斜后分别对被检元件进行检测，将各检测结果的泽尼克系数的第二、三、七、八项减去初始位置的泽尼克系数得到灵敏度矩阵，过程中需要是在建立灵敏度矩阵时每次检测制动某一方向的平移或倾斜，在进行下一次检测时需要将上一次的移动量复原；
[0034]
s3：利用干涉仪检测被检光学元件，记录此时原始倾斜及慧差项系数(z2(1),z3(1)，z7(1),z8(1))；
[0035]
s4：将转台旋转180
°
，对被检光学元件再次进行检测，记录此时倾斜及慧差项系数(z2(2),z3(2)，z7(2),z8(2))；
[0036]
s5：利用灵敏度矩阵计算调整量并通过第二调整机构调整被检光学元件，将z2、z3、z7、z8的值调为((z2(1)+z2(2))/2,(z3(1)+z3(2))/2，(z7(1)+z7(2))/2,(z8(1)+z8(2))/2)，调整量δx、δy、δrx、δry可通过下式计算；
[0037][0038]
s6：重复s3至s5直至z2、z3、z7、z8系数在转动转台时不变；
[0039]
s7：利用第一调整机构将z2、z3、z7、z8系数调为零。此时，干涉仪光轴、被检光学元件光轴、转台转轴以及第一调整机构中心轴空间位置一致，被检光学元件调整到位。
[0040]
具体的，s3至s7可以先将零度时的干涉条纹调为零条纹，然后在将非球面通过转台旋转180
°
观察干涉条纹，通过迭代调整各调整机构使得在0
°
零条纹状态时将转台旋转180
°
后无需调整任何调整机构时的干涉条纹位零条纹。
[0041]
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0042]
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有
详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0043]
综上，本发明提供的一种多角度快速调节光学元件的装置及方法如下有益效果：对于绝对检测尤其是非球面绝对检测而言，被检光学元件以及各调整机构的中心轴空间位置的调整往往难度大，并且，调整时间偏长，调整复杂，并且调整的精度达不到预期的效果，因此，本方法通过灵敏度矩阵可以快速计算各调整机构的调整量，从而快速地调整各调整机构以及被检光学的空间位置，大大节省了调整时间，也降低调整难度，通过对比泽尼克第二、三、七、八项的系数会使得调整的精度更高。
[0044]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例，仅仅是示意性的，例如单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行，另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。(可以去掉)
[0045]
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0046]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0047]
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0048]
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。