[發明專利]用于干涉測量檢驗物的光學性能的方法以及用于實施該方法的適當裝置

有效

• 申請號: 200680031134.3
• 申請日: 2006-07-20
• 公開（公告）號: CN101283259A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: D·舍恩費爾德;T·羅伊特爾
• 申請（專利權）人: 赫羅伊斯石英玻璃股份有限兩合公司
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 盧江;魏軍

技術領域

本發明涉及一種用于干涉測量檢驗物的待測量測量范圍的光學性能的方法，該檢驗物由帶有兩個彼此相對的主平面的透明材料組成，包括下列方法步驟：

a)將檢驗物這樣布置在干涉儀的測量光程中，使干涉儀的測量光束穿過檢驗物在測量范圍的第一子平面中的主平面，和進行第一干涉測量以獲得第一組測量數據，

b)將檢驗物這樣布置在測量光程中，使測量光束穿過檢驗物在該測量范圍的第二子平面中的主平面，該子平面與第一子平面是錯位布置的并與第一子平面在重疊范圍(Ueberlappungsbereich)重疊，和進行至少一個第二干涉測量以獲得第二組測量數據，

c)為制定所述測量范圍上的完整干涉圖，在應用從重疊范圍得到的冗余信息的情況下，調整第一和第二組測量數據。

除此之外，本發明涉及用于測量檢驗物在測量范圍內的光學性能的裝置，該檢驗物由透明材料組成并具有兩個彼此相對的主平面，該裝置帶有

a)檢驗物的夾持裝置，

b)干涉儀，該干涉儀適合于將測量光束對準到檢驗物的要測量的測量范圍的子平面上并測量該子平面的子干涉圖，

c)傳送系統，檢驗物借助于該系統可在垂直于測量光束的方向移動，致使可在大量子平面上進行測量，這些子平面將測量范圍完全覆蓋，其中每個子平面與相鄰的子平面至少部分在重疊范圍中重疊，和

d)控制單元，該單元控制干涉儀和傳送系統，以及在子干涉圖的基礎上確定由檢驗物透射的波前形狀，其中還將在重疊范圍中確定的測量數據應用于將子干涉圖互相匹配。

背景技術

如光學透鏡那樣的光學元件的折射率均勻性的測量往往是以干涉方式進行的。其中，將在通過檢驗物的光束與參考光束之間形成的干涉圖樣用干涉儀測量和分析。大透鏡的典型尺寸在450mm×450mm，在專門制作時也明確的超過該尺寸。近年來，對這類大面積光學元件均勻性的要求和因此深入到對測量技術的要求日益增長，而這些要求關系到測量精確度和測量范圍的大小。

一般在干涉測量時，干涉儀測量的測量光束的直徑至少要如測量范圍那樣大，該測量范圍是與檢驗物的給定體積范圍對應的(這個體積范圍在此也稱作為“CA范圍”(clear?aperture，通光口徑))。往往為這類的測量使用帶有測量光束直徑為12英寸的干涉儀。更大的測量光束需要費事的光學擴展，這是很昂貴的。

對此可替換的是，將大的測量范圍在使用標準干涉儀的情況下以稱作為“拼接(Stitching)”的技術來測量。將用于經過共用的點、面或棱來連接平面的功能稱作為“拼接”。在拼接技術中，確定子干涉圖，也就是確定測量范圍的大量子平面，這些子干涉圖完全覆蓋整個測量范圍。其中，相鄰子平面的子干涉圖在重疊范圍中彼此重疊。將重疊范圍中的測量結果用于將不同子平面的測量結果軟件控制地彼此匹配，使各個子干涉圖可以盡可能無誤差地綜合成一個展示檢驗物整個測量范圍的總干涉圖。

例如由“Otsubo，Okada，Tsujiuchi，Measurement?oflarge?plane?surface?shapes?byconnecting?small-aperture?interferograms，Opt.Eng.33”(2)，pp.608-613，1994”和由“M.Bray，Stitching?interferometry：how?and?why?it?works，Proc.SPIE?3739，pp.259-2731999”闡述的這種技術，然而在應用到測量折射率均勻性上時，還要求檢驗物有個精確的表面拋光，因此是很花費時間和費用的。

實施拼接技術的一種裝置要求有傳送單元，該傳送單元帶有對檢驗物和測量光束相對精確定位的控制裝置，以及有計算機用于子干涉圖軟件支持的定位和匹配。例如從DE?697?06?247?T2公知一種這類的裝置。

此外，在DE?44?01?145?C1中闡述一種用于確定光學預成形的徑向折射率曲線的干涉測量的測量方法。在預成形端面的一個薄剖面上，產生一個在徑向方向的剖面棱(Schnittkante)，將薄剖面轉入到浸漬液體中，借助于一個剪切干涉顯微鏡產生剖面棱的雙圖像。從圖像重疊可以求得徑向折射率曲線。