[發明專利]一種對衍射孔的定位裝置和定位方法

有效

• 申請號: 201310219983.3
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN103256889A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 徐富超;許嘉俊;邢廷文
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

技術領域

本發明屬于光學測試領域，涉及一種在點衍射干涉儀中對衍射孔的定位裝置和定位方法。

背景技術

點衍射干涉儀利用衍射板上的小孔衍射產生標準球面波，避免了標準球面的加工誤差引入的檢測誤差，提高了檢測精度。但在搭建檢測平臺上，入射光束的聚焦斑與衍射針孔中心存在對準誤差時，將降低光強透過率，引入非對稱性誤差，降低檢測精度。而在工程運用中，要將聚焦斑與2μm～3μm的針孔中心對準非常困難。

1997年，Kenneth?A.Goldberg最早提出了利用干涉圖像頻域信息輔助裝調的方法，隨后對其進行了改進。其方法的基本原理為，當聚焦光束照射到衍射模板時，透射光場復振幅的自相關等于CCD面上光強分布的傅立葉變換。所以，將CCD上實時采集的光強做傅立葉變化得到頻譜圖，通過分析頻率分布，就能推出入射光斑與衍射模板上透射窗口、針孔等特征結構的位置關系，從而輔助光斑與針孔中心的對準。

北京理工大學的劉克、李艷秋開發了一套計算機輔助裝調方法，其理論基礎也同樣對點衍射干涉儀衍射板透射光強的空間頻域特性分析。其調整步驟是先將光斑與針孔大致對準，再根據衍射光頻譜的位置和清晰度作為判斷標準進行精調，最后將條紋對比度達到最大值作為完全對準。

另外一種方法是分析衍射板的反射光強，當反射光強最小時，衍射針孔與聚焦斑對準。因此，可以通過探測器上的光強大小，輔助對準。

以上兩種方法，需要將聚焦斑調整到衍射針孔區域，再根據頻譜或光強信息輔助裝調。也就是說，只有當聚焦斑定位到針孔附近，已經有針孔衍射產生，這兩種方法才是有效的。但是在實際裝調中，如何將衍射斑定位到直徑為2～3μm的衍射孔附近，使得探測器能觀察到衍射光強存在較大困難，相當費力耗時。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的是提出一種對衍射孔位置的定位裝置和定位方法。

為了實現上述目的，本發明提出了一種在對衍射孔的裝置，包括聚透鏡、衍射板、探測器、計算機和調整機構，其中：

在聚透鏡和探測器之間放置衍射板，入射光束經過聚透鏡后在衍射板上形成聚焦斑，若聚焦斑落在衍射板的可透光區域，則在探測器上形成衍射光斑；

調整機構與衍射板連接，且衍射板安裝在調整機構上，調整機構使衍射板在調整機構的坐標系X、Y、Z方向移動和繞Z軸旋轉，調整聚焦斑大小實現對衍射孔的定位；

計算機與探測器連接，計算機從探測器獲取衍射光斑的光強信號，用于顯示探測器上的光強分布信息。

為了實現上述目的，本發明還提出了一種使用所述裝置對衍射孔定位的方法，對衍射孔定位的步驟如下：

步驟S1：粗調衍射孔的定位裝置的光路，使得衍射板放在聚焦鏡的焦點附近；

步驟S2：根據探測器上的光斑信息，對衍射板的位姿進行調整，確定定位條的位置；

步驟S3：在調整機構的X方向上移動衍射板，并根據探測器上的光斑信息，確定中心定位孔的位置；

步驟S4：根據探測器上的光斑信息，對衍射板的位姿進行調整，使探測器對準中心定位孔與聚焦斑；

步驟S5：在調整機構的X方向上移動衍射板，并根據探測器上的光斑信息，確定出衍射孔的位置；

步驟S6：根據探測器上的光斑信息，對衍射板的位姿進行調整，使探測器對準衍射孔與聚焦斑；

步驟S7：在調整機構的Z方向上移動衍射板，并根據探測器上的光斑信息，減小聚焦斑的尺寸，并使探測器對準衍射孔和聚焦斑。

本發明的優點在于，在衍射板上制作時，增加一條較長的定位條和兩個較大的定位孔來輔助確定衍射孔的位置，然后再根據探測器上的光強分布，調整衍射板的位姿，從而快速確定出衍射板上衍射針孔的位置并對準。

附圖說明：

圖1為本發明的在點衍射干涉儀中對衍射孔位置的裝置示意圖；

圖2為本發明中的衍射板示意圖；

圖3為本發明中的光路示意圖；

圖4a和圖4b為本發明中的衍射光斑示意圖；

圖5為本發明中的衍射光斑示意圖；

圖6為本發明中的定位孔203與聚焦斑對準的示意圖；

圖7為本發明中的衍射孔202與聚焦斑對準的示意圖；

圖8為本發明中的衍射孔202與聚焦點對準示意圖；

圖9為本發明中的衍射孔202與聚焦點對準時的光路示意圖。

具體實施方式