大尺寸光学元件高精度调平方法与装置的制作方法

文档序号:5885860阅读:142来源:国知局
专利名称:大尺寸光学元件高精度调平方法与装置的制作方法
技术领域
本发明涉及ー种大尺寸光学元件的高精度调平方法与装置。
背景技术
在对光学元件表面进行全范围扫描暗场疵病成像检测中,部分被检元件尺寸大且部分存在楔角,如应用于ICF(惯性约束核聚变)系统中的取样反射镜镜面尺寸达到415_^415_1,带有0.4°楔角,经换算可知镜片在厚度方向的偏差达到2. 9mm,而高倍率时显微镜的焦深仅几十微米,若被检表面与显微镜焦平面不平行,不仅在扫描采集图像吋,因离焦采集不到清晰的图像,影响疵病的识别,而且更会造成高倍率疵病数字化判读过程中采集不到所对应的疵病图像,引起误读与错读。需要寻找ー种快速、高精度的调平方法,实现大尺寸元件的高精度调平。常用的空间调平方法主要基于姿态角传感系统,利用姿态角传感系统获得当前元件位姿,通过建立该位姿与显微镜焦平面数学模型,获得调整量,进行调平操作。该方法获得元件位姿的过程较复杂、耗费时间长且精度不高,因此需寻找ー种新的针对大尺寸光学元件的快速、高精度调平方法。

发明内容
本发明的目的是为解决大尺寸光学元件进行全范围暗场疵病扫描成像过程中因光学元件与显微镜焦平面不平行而出现的离焦现象,提供ー种大尺寸元件高精度调平方法
与装置。大口径光学元件高精度调平方法的步骤如下I)移动ニ维导轨利用高倍显微镜在光学元件表面寻找到第一表面特征点;所述的表面特征点指光学元件表面的疵病、擦痕具有信息特征的点;2)利用高倍显微镜对第一表面特征点进行等步长连续多幅暗场灰度图像采集;所述的暗场灰度图像是指用单束LED冷光源发射的平行光束照射光学元件表面的第一表面特征点产生散射光线,散射光线被高倍显微镜收集,形成暗场灰度图像;3)计算灰度图像的灰度信息熵H1,所述的灰度信息熵Hl由下式表示
权利要求
1.ー种大口径光学元件高精度调平方法,其特征在于它的步骤如下 1)移动ニ维导轨(S5)利用高倍显微镜(Sll)在光学元件(S2)表面寻找到第一表面特征点(A);所述的表面特征点指光学元件表面的疵病、擦痕具有信息特征的点; 2)利用高倍显微镜(Sll)对第一表面特征点(A)进行等步长连续多幅暗场灰度图像采集;所述的暗场灰度图像是指用单束LED冷光源(SI)发射的平行光束照射光学元件(S2)表面的第一表面特征点(A)产生散射光线,散射光线被高倍显微镜(Sll)收集,形成暗场灰度图像; 3)计算灰度图像的灰度信息熵H1,所述的灰度信息熵Hl由下式表示
2.根据权利要求I所述的ー种大口径光学元件调平方法,其特征在于所述的步骤7)为 2.I)取高倍显微镜(Sll)的焦平面为坐标系XOY平面,坐标系原点位ニ维导轨(S5)的运动起始点;取第一表面特征点(A)、第二表面特征点(B)、第三表面特征点(C)所在平面为 α,并记三点的坐标分别为 UA, lk, zA), (xB, yB, zB), (xc, yc, zc),其中 zA = (I1, zB = d2, zc=d3, xA, yA, xB, yB, xc, yc通过记录ニ维导轨(S5)的移动量得到;平面α的方程可表示为;(Y1Z2-Y2Z1) (x-xA) + (X2Z1-X1Z2) (y-yA) +(XiY2-X2Yi) (z_zA) = O 其中 X1 = xA_xB, Y1 = yA-yB, Z1=ZA_ZB = cI1-Cl2 ; 一 xa_xc,Y2 — I (Tl C,^2 一 za_zc — d1_d3 ;.2.2)将固定球铰(S9)、左调节手轮(S7)、右调节手轮(S6)投影到平面α上,得到第一投影点(R)、第二投影点(P)、第三投影点(T);固定球铰(S9)、左调节手轮(S7)、右调节手轮(S6)分别固定在固定板(S4)上,因此其(X,y)坐标为定值,将其(X,y)坐标代入平面α方程,可得到第一投影点(R)、第二投影点(P)、第三投影点(T)在Z轴方向上的坐标值ZK, Zp, Zt,其中坐标值ZK, Zp, Zt分别为离焦量も、d2、d3的函数;调节左调节手轮(S7)与右调节手轮(S6)后,第一投影点(R)、第二投影点(P)、第三投影点(T)在Z轴方向上的坐标值变为ZR,Zp+ δ 1; ζτ+ δ 2 ;当满足zE = Zp+ δ i = ζτ+ δ 2时,平面α平行于焦平面XOY,得到调整量 δ I = Ze-Zp, δ 2 = Ze-Z1O
3. 一种实施如权利要求I所述方法的大尺寸光学元件调平装置,其特征在于包括元件支撑条(I)、夹持手轮(2)、调整板(3)、固定板(4)、固定球铰(5)、连接杆件¢)、圆螺母(7)、锁紧螺母(8)、锁紧螺杆(9)、螺纹套(10)、调节手轮(11)、硬质合金片(12)、第一硬质合金棒(13)、预紧弹簧(14)、第二硬质合金棒(15); 在固定板(4)上设有固定球铰(5)、两个螺纹套(10)、两个第二硬质合金棒(13);固定球铰(5)与连接杆件(6) —端相连,并用圆螺母(7)固定,连接杆件¢)另一端与调整板(3)相连;螺纹套(10)与调节手轮(11)相连,调节手轮一端与固定在调整板(3)上的硬质合金片(12)相连;第二硬质合金棒(15)与预紧弹簧(14) 一端相连,预紧弹簧(14)另一端与固定在调整板(3)上的第一硬质合金棒(13)相连;固定在调整板(3)上的三个锁紧螺杆(9),穿过固定板(4),并分别用三个锁紧螺母(8)将调整板(3)与固定板(4)的相对位置锁死;调整板(3)上还设有两个元件支撑条(I),各元件支撑条(I)上分別装有多个夹持手轮⑵。
全文摘要
本发明公开了一种大尺寸光学元件高精度调平方法与装置。本发明利用高倍率显微镜对元件表面不同位置的三特征点分别进行连续多幅暗场灰度图像采集,计算图像灰度信息熵值,拟合灰度信息熵值与显微镜轴向移动距离曲线,通过搜寻曲线中极小值的方法,获得正焦位置,获得各特征点离焦量。设计一种两板式弹性预紧,两点调整俯仰与侧摆的调平装置。通过建立离焦量与调整量换算模型,将三特征点处的离焦量换算为两调整点的调整量,进行调平操作。本发明解决了大尺寸光学元件在显微镜全范围扫描检测过程中出现的因光学元件与显微镜焦平面的不平行而造成的离焦问题。
文档编号G01N21/88GK102680477SQ201210123930
公开日2012年9月19日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者卓永模, 曹频, 杨甬英, 王世通, 陈晓钰 申请人:浙江大学
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1