CN106441154A - 非球面元件面形检测装置及检测方法 - Google Patents

非球面元件面形检测装置及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种非球面元件面形检测装置，依次包括：干涉仪、环形平晶、调平垫圈、零位补偿器和待测镜面安装座，所述干涉仪的光轴方向与所述零位补偿器的光轴方向平行。本发明还提供了一种非球面元件面形检测的方法。本发明提供的非球面元件面形检测装置及方法有效地减小了非球面元件面形检测误差，提高了零位补偿法检测非球面的测试精度。

Description

非球面元件面形检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及光学元件检测技术领域，尤其涉及一种非球面元件面形检测装置及检测方法。
背景技术
现代光刻技术要求光刻物镜***中的平面、球面、非球面等光学元件的面形误差均方根达到亚纳米量级。当今前沿的光学加工和检测技术已可以方便地支持球面镜和平面镜实现亚纳米量级面形精度。然而，非球面镜的高精度面形加工和检测技术仍然比较困难复杂，针对不同的非球面镜通常采用不同的检测方法和检测装置，而零位补偿法是实现非球面镜面形误差的高精度检测最常用的技术。利用零位补偿法检测非球面镜面形误差时，零位补偿***的X/Y/Z平移位置和俯仰/偏摆姿态必须精确确定，以实现零位补偿***非球面波光轴和干涉仪光轴重合，否则将在非球面元件面形检测结果中产生较大的彗差，降低测试精度。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中非球面元件面形检测彗差大、测试精度差的问题。
本发明提供一种非球面元件面形检测装置，依次包括：干涉仪、环形平晶、调平垫圈、零位补偿器和待测镜面安装座，所述干涉仪的光轴方向与所述零位补偿器的光轴方向平行。减小了非球面元件面形检测误差，提高了零位补偿法检测非球面的测试精度。
在一些实施例中，所述干涉仪为斐索干涉仪。
在一些实施例中，当所述环形平晶的中空区域用于干涉法测量非球面元件面形时，所述环形平晶的内径≥所述零位补偿器的有效通光口径。
在一些实施例中，所述调平垫圈为金属材料铝材料的环形隔圈，进一步优选地，所述调平垫圈为铝材料的环形隔圈，所述调平垫圈安置在所述零位补偿器的入射光端面与所述环形平晶的下表面之间。
在一些实施例中，所述环形平晶为圆环形，优选为环状玻璃，进一步优选地，所述环形平晶为中空的环状的平行平板玻璃。所述环形平晶的上下表面相互平行。
在一些实施例中，所述环形平晶的上表面的环带区域为干涉条纹监视区。
在一些实施例中，所述环形平晶的上表面的环带区域反射光与所述干涉仪的内部参考光形成的干涉条纹为零条纹状态。
在一些实施例中，所述环形平晶的表面法线与所述零位补偿器的光轴平行。
在一些实施例中，所述非球面元件面形检测装置还包括干涉仪位姿调整组件、补偿器位姿调整组件和待测镜面位姿调整组件，所述干涉仪安装在干涉仪位姿调整组件上，所述待测镜面安装座安装在所述待测镜面位姿调整组件上，所述零位补偿器安装在所述干涉仪与所述待测镜面安装座之间且安装在所述补偿器位姿调整组件上。
本发明还提供了一种非球面元件面形检测方法，该检测方法为：将待检测非球面元件安装在本发明提供的非球面元件面形检测装置中的待测镜面安装座上进行检测。
本发明通过激光定心装调技术，研磨调平垫圈，使得环形平晶的上下光学表面法线与零位补偿器的光轴平行。在进行非球面元件面形检测之前，调整零位补偿器与环形平晶的整体姿态，使得环形平晶的上表面的环带区域反射光与菲索干涉仪内部参考光形成的干涉条纹为零条纹状态，即保证了零位补偿***光轴与菲索干涉仪测试光轴的平行，减小了非球面检测过程中由于零位补偿器与干涉仪光轴不平行引起的测量误差。
本发明的技术方案与现有技术相比，有益效果在于：减小了非球面元件面形检测过程中由于零位补偿器与干涉仪光轴不平行引起的测量误差。
附图说明
图1为非球面元件面形检测装置的结构示意图。
图中，10、干涉仪，20、环形平晶，30、调平垫圈，40、零位补偿器，50、待测镜面安装座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
下面参照图1对本发明实施例提出的非球面元件面形检测装置和方法进行详细描述。
如图1所示，为本发明实施例提出的非球面元件面形检测装置100依次包括：干涉仪10、环形平晶20、调平垫圈30、零位补偿器40和待测镜面安装座50，所述干涉仪10的光轴方向与所述零位补偿器40的光轴方向平行。本发明通过零位补偿法检测非球面光学元件面形时，使零位补偿器的光轴方向与干涉仪光轴方向保持平行，以减小非球面元件面形检测的误差，提高零位补偿法检测非球面元件面形的检测精度。
其中，所述环形平晶和所述调平垫圈为本发明提供的非球面元件面形检测装置的核心组件。通过激光定心装调技术，研磨调平垫圈，使得环形平晶的上下光学表面法线与零位补偿器的光轴平行。在进行非球面元件面形检测之前，调整零位补偿器与环形平晶的整体姿态，使得环形平晶的上表面的环带区域反射光与干涉仪内部参考光形成的干涉条纹为零条纹状态，从而保证了零位补偿器的光轴与干涉仪测试光轴的平行，减小了非球面元件面形检测过程中由于零位补偿器与干涉仪光轴不平行引起的测量误差。
在具体实施例中，所述干涉仪10为斐索干涉仪。
在具体实施例中，所述环形平晶20为圆环形，圆环的中空区域用于干涉法测量非球面元件面形时通光，环形平晶20上表面的环带区域为干涉条纹监视区。
在具体实施例中，所述环形平晶20的内径≥所述零位补偿器40的有效通光口径。
在具体实施例中，所述调平垫圈30为铝材料的环形隔圈，所述调平垫圈30安置在所述零位补偿器40的入射光端面与所述环形平晶20的下表面之间。利用激光定心装调技术，测试零位补偿器40的光轴，据此研磨调平垫圈30使得环形平晶20表面法线与零位补偿器40的光轴平行。通过菲索干涉仪10观测环形平晶20的干涉条纹，调整零位补偿器40与环形平晶20的整体姿态，使其为零条纹状态，即保证了零位补偿器40光轴与菲索干涉仪10测试光轴的平行。
在具体实施例中，所述环形平晶20的上下表面相互平行。
在具体实施例中，所述环形平晶20的上表面的环带区域为干涉条纹监视区。
在具体实施例中，所述环形平晶20的上表面的环带区域反射光与所述干涉仪10的内部参考光形成的干涉条纹为零条纹状态。
在具体实施例中，所述环形平晶20的表面法线与所述零位补偿器40的光轴平行。
在具体实施例中，所述非球面元件面形检测装置100还包括干涉仪位姿调整组件(图中未示出)、补偿器位姿调整组件(图中未示出)和待测镜面位姿调整组件(图中未示出)，所述干涉仪10安装在干涉仪位姿调整组件(图中未示出)上，所述待测镜面安装座50安装在所述待测镜面位姿调整组件(图中未示出)上，所述零位补偿器40安装在所述干涉仪10与所述待测镜面安装座50之间且安装在所述补偿器位姿调整组件(图中未示出)上。
本发明还提供了一种非球面元件面形检测方法，该检测方法为：将待检测非球面元件安装在本发明提供的非球面元件面形检测装置中的待测镜面安装座上进行检测。
本发明的技术方案具有有益效果在于：减小了非球面元件面形检测过程中由于零位补偿器与干涉仪光轴不平行引起的测量误差。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，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模块中，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模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种非球面元件面形检测装置，其特征在于，依次包括：干涉仪、环形平晶、调平垫圈、零位补偿器和待测镜面安装座，所述干涉仪的光轴方向与所述零位补偿器的光轴方向平行。
2.根据权利要求1所述的非球面检测装置，其特征在于，所述干涉仪为斐索干涉仪。
3.根据权利要求1所述的非球面检测装置，其特征在于，所述环形平晶的内径≥所述零位补偿器的有效通光口径。
4.根据权利要求1所述的非球面元件面形检测装置，其特征在于，所述调平垫圈为金属材料的环形隔圈，所述调平垫圈安置在所述零位补偿器的入射光端面与所述环形平晶的下表面之间。
5.根据权利要求1所述的非球面元件面形检测装置，其特征在于，所述环形平晶为环状玻璃，所述环形平晶的上下表面相互平行。
6.根据权利要求1所述的非球面元件面形检测装置，其特征在于，所述环形平晶的上表面的环带区域为干涉条纹监视区。
7.根据权利要求6所述的非球面元件面形检测装置，其特征在于，所述环形平晶的上表面的环带区域反射光与所述干涉仪的内部参考光形成的干涉条纹为零条纹状态。
8.根据权利要求1所述的非球面元件面形检测装置，其特征在于，所述环形平晶的表面法线与所述零位补偿器的光轴平行。
9.根据权利要求1所述的非球面元件面形检测装置，其特征在于，还包括补偿器位姿调整组件和待测镜面位姿调整组件，所述待测镜面安装座安装在所述待测镜面位姿调整组件上，所述零位补偿器安装在所述干涉仪与所述待测镜面安装座之间且安装在所述补偿器位姿调整组件上。
10.一种非球面元件面形检测方法，其特征在于，将待检测非球面元件安装在如权利要求1-9任一项中的非球面元件面形检测装置中的待测镜面安装座上进行检测。
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