[發(fā)明專利]一種非球面鏡的偏心測量裝置和偏心測量方法及光學(xué)定心儀

在審

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• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN108088394A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉春來;王平;張巍;楊懷江;隋永新
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號: G01B11/27
• 分類號: G01B11/27
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 趙勍毅

本發(fā)明涉及一種非球面鏡的偏心測量裝置和偏心測量方法及光學(xué)定心儀，所述偏心測量裝置包括：自準(zhǔn)直儀、透鏡裝置、氣浮轉(zhuǎn)臺和設(shè)置在所述氣浮轉(zhuǎn)臺上的被測量的非球面鏡，所述自準(zhǔn)直儀、透鏡裝置和被測量的非球面鏡依次沿著所述自準(zhǔn)直儀的光軸方向設(shè)置，且所述透鏡裝置與自準(zhǔn)直儀同軸設(shè)置并將所述自準(zhǔn)直儀輸出的平行光匯聚成至少兩個(gè)焦點(diǎn)，其中一個(gè)焦點(diǎn)與所述非球面鏡的頂點(diǎn)球球心重合，另外至少一個(gè)焦點(diǎn)與非球面鏡的至少一個(gè)環(huán)帶的最佳擬合球球心重合。本發(fā)明的偏心測量裝置使得測量過程簡單且成本降低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)元件檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種非球面鏡的偏心測量裝置和偏心測量方法及光學(xué)定心儀。

背景技術(shù)

非球面鏡在光學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用不但提高了光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量，同時(shí)減小了光學(xué)系統(tǒng)的體積，因此非球面鏡在現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)中應(yīng)用逐漸普遍。特別是高精度的投影光刻物鏡和顯微鏡中大量使用非球面鏡來達(dá)到極限的成像質(zhì)量。目前對于非球面鏡的一種定心檢測方法是在現(xiàn)有的光學(xué)定心儀上增加距離傳感器，通過光學(xué)定心儀將鏡頭固定在高精度的轉(zhuǎn)臺上隨轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，通過自準(zhǔn)直儀和頭鏡組合產(chǎn)生匯聚光，軸向移動自準(zhǔn)直儀將匯聚光的焦點(diǎn)與鏡面的球心重合，通過自準(zhǔn)直儀的CCD(Charge-coupled Device，電荷耦合元件)上所成的叉絲像或點(diǎn)像中心的旋轉(zhuǎn)半徑來檢測鏡面球心點(diǎn)相對轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸的偏心。接著距離傳感器測量非球面邊緣環(huán)帶的端跳，使用定心儀的自準(zhǔn)直儀測量非球面頂點(diǎn)球的偏心。當(dāng)非球面邊緣環(huán)帶端跳和非球面頂點(diǎn)球偏心調(diào)整到最小時(shí)，非球面的偏心和傾斜即均調(diào)整到了最小。另一種高精度的非球面定心方法是用干涉儀代替自準(zhǔn)直儀，通過檢測非球面隨轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動過程中干涉圖的變化來判斷非球面相對轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸的偏心和傾斜大小。但是兩種方法均需要增加額外的測量裝置，成本較大，另外，第一種方法中需要距離傳感器的支撐和對準(zhǔn)，第二種方法中需要進(jìn)行干涉儀和非球面補(bǔ)償鏡或CGH(Computer-generated hologram，計(jì)算機(jī)生成的全息圖)的調(diào)整，都增加了測量的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中測量復(fù)雜且成本較高的技術(shù)問題，提供一種測量過程簡單且成本較低的非球面鏡的偏心測量裝置和偏心測量方法及光學(xué)定心儀。

本發(fā)明提供一種非球面鏡的偏心測量裝置，所述偏心測量裝置包括：自準(zhǔn)直儀、透鏡裝置、氣浮轉(zhuǎn)臺和設(shè)置在所述氣浮轉(zhuǎn)臺上的被測量的非球面鏡，所述自準(zhǔn)直儀、透鏡裝置和被測量的非球面鏡依次沿著所述自準(zhǔn)直儀的光軸方向設(shè)置，且所述透鏡裝置與自準(zhǔn)直儀同軸設(shè)置并將所述自準(zhǔn)直儀輸出的平行光匯聚成至少兩個(gè)焦點(diǎn)，其中一個(gè)焦點(diǎn)與所述非球面鏡的頂點(diǎn)球球心重合，另外至少一個(gè)焦點(diǎn)與非球面鏡的至少一個(gè)環(huán)帶的最佳擬合球球心重合。

本發(fā)明還提供一種非球面鏡的偏心測量方法，所述偏心測量方法包括以下步驟：

將自準(zhǔn)直儀、透鏡裝置和被測量的非球面鏡依次沿著所述自準(zhǔn)直儀的光軸方向設(shè)置，其中所述被測量的非球面鏡設(shè)置在氣浮轉(zhuǎn)臺上；

將所述透鏡裝置與自準(zhǔn)直儀同軸設(shè)置；

軸向移動所述自準(zhǔn)直儀和調(diào)整所述透鏡裝置，以使所述透鏡裝置將所述自準(zhǔn)直儀輸出的平行光匯聚成至少兩個(gè)焦點(diǎn)且在所述自準(zhǔn)直儀上形成兩個(gè)叉絲像分離，其中一個(gè)焦點(diǎn)與所述非球面鏡的頂點(diǎn)球球心重合，另外至少一個(gè)焦點(diǎn)與非球面鏡的至少一個(gè)環(huán)帶的最佳擬合球球心重合；

根據(jù)兩個(gè)叉絲像所述自準(zhǔn)直儀上的運(yùn)動軌跡確定非球面鏡的偏心量，根據(jù)兩個(gè)叉絲像的相對位置變化確定非球面鏡的傾斜量。

本發(fā)明還提供一種光學(xué)定心儀，包括上述的偏心測量裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：通過將所述透鏡裝置與自準(zhǔn)直儀同軸設(shè)置并通過所述透鏡裝置將所述自準(zhǔn)直儀輸出的平行光匯聚成至少兩個(gè)焦點(diǎn)，其中一個(gè)焦點(diǎn)與所述非球面鏡的頂點(diǎn)球球心重合，另外至少一個(gè)焦點(diǎn)與非球面鏡的至少一個(gè)環(huán)帶的最佳擬合球球心重合，使非球面鏡的偏心量和非球面鏡27的傾斜量可以同時(shí)測量得到，從而測量過程簡單且成本降低。

附圖說明