大口径曲面光学元件微缺陷修复用可微调显微检测装置的制造方法_2

文档序号:9429922阅读:来源:国知局
件的两个侧面设有加强筋,明场监测V型块夹具9的上部为开口向上的V型件,V型件中部开有水平通透的十字槽,所述V型件与梯形件为一体件,明场监测V型块夹具9的上方设有明场夹紧装置11 ;
[0032]所述明场夹紧装置11与两根圆柱配合对放置在明场监测V型块夹具9V型槽内的明场监测面阵CCDlO进行夹紧,两根圆柱的下端均设置在十字槽槽底,两根圆柱的上端均从明场夹紧装置11穿出;
[0033]暗场检测单元包括光学XZ轴精密微调滑台12、暗场检测过渡板13、暗场检测V型块夹具14、暗场检测线阵CCD15、暗场光源16和暗场夹紧装置17 ;
[0034]光学XZ轴精密微调滑台12的底面固定在微系统安装板I的上表面,光学XZ轴精密微调滑台2通过螺钉与暗场检测过渡板13的下表面固定连接,暗场检测过渡板13的上表面通过螺钉与暗场检测V型块夹具14的底面固定连接,暗场检测V型块夹具14的下部为梯形件,梯形件的两个侧面设有加强筋,暗场检测V型块夹具14的上部为开口向上的V型件,V型件中部开有水平通透的十字槽,所述V型件与梯形件为一体件,暗场检测V型块夹具14的上方设有暗场夹紧装置17,所述暗场夹紧装置17与两根圆柱配合对放置在暗场检测V型块夹具14V型槽内的暗场检测线阵CCD15进行夹紧,两根圆柱的下端均设置在十字槽槽底,两根圆柱的上端均从暗场夹紧装置17穿出;
[0035]暗场光源16设置在暗场检测单元和明场监测单元之间,暗场光源16的轴线方向与暗场检测线阵CCD15的轴线成M度夹角,暗场光源16的光线射向暗场检测线阵CCD15的焦平面,且位于暗场检测线阵CCD15所检测的视野内,所述M小于90度。
[0036]本实施方式中所述的暗场检测线阵CCD的大范围扫描技术对大口径光学元件的成像效率高,因此可实现快速扫描。当CCD的传感器与成像镜头的放大倍率确定后,其每次扫描区域的宽度即可确定,扫描长度则可由触发频率以及工件的相对运动速度、位移等确定。
[0037]显微系统安装板是整个装置的安装基准面,它由硬铝合金7075材料制成,需要进行表面氧化处理。显微系统安装板安装在平面度高的大理石平台上,该安装板的平面度和粗糙度均要求较高。
[0038]暗场显微镜预紧光轴采用小间隙配合,保证压块可在光轴上顺利移动,用两根滚花平头螺钉锁紧。预紧压片和预紧基座小间隙配合,用六角圆柱头螺钉连接。预紧盖板和预紧基座用十字槽盘头螺钉连接。预紧基座内部安装盖形螺母。盖形螺母与滚花平头螺钉将预紧模块和暗场显微镜预紧压块通过小间隙配合方式连接起来。在滚花平头螺钉将暗场显微镜预紧压块锁紧在暗场显微镜预紧光轴上时,通过旋转滚花平头螺钉调节预紧模块与暗场显微镜预紧压块的间距,从而可调节将暗场检测线阵CCD压紧在暗场检测V型块夹具上的预紧力。
[0039]对暗场光源部分,暗场光源安装竖板与显微系统安装板通过六角圆柱头螺钉连接,暗场光源安装横板横放在两块暗场光源安装竖板上,通过六角圆柱头螺钉连接。暗场光源通过六角圆柱头螺钉安装在暗场光源安装横板上,轴线方向与暗场检测线阵CCD轴线成27°夹角,使得光线中心线在过线阵CCD显微镜焦平面时,处于线阵CCD的视野中心,保证整个视野中光强均匀,成像质量好。对于整个装置的调节,分为两个部分:各轴精密微调滑台的调节和预紧调节。
[0040]精密微调滑台的微调行程是的13mm,微调精度优于3 μ m,其调节包括两个部分:
[0041]I在X轴方向的调节是以明场监测面阵CXD的轴线为基准,对光学XZ轴精密微调滑台进行微位移调整时,可使暗场检测线阵CCD的轴线与明场监测面阵CCD轴线间距精确微调到150mm,对光学X轴精密微调滑台进行微位移调整时,可使光谱共焦测距仪的轴线与明场监测面阵CXD的轴线间距精确微调到10mm ;
[0042]2在Z方向分别调节光学YZ轴精密微调滑台和光学XZ轴精密微调滑台,使得明场监测面阵CCD的显微镜焦平面和暗场检测线阵CCD的显微镜焦平面重合,即使两个显微镜能够同时聚焦在所检测的大口径熔石英曲面光学元件上。
[0043]【具体实施方式】二、本实施方式是对【具体实施方式】一所述的的大口径曲面光学元件微缺陷修复用可微调显微检测装置的进一步说明,测距夹紧装置6、明场夹紧装置11和暗场夹紧装置17的结构是一样的,以测距夹紧装置6为例进行说明,测距夹紧装置6包括预紧压块61、预紧压片62、预紧基座63、预紧盖板64和调节平头螺钉65 ;
[0044]预紧压块61的上表面开有两个圆形通孔,所述圆形通孔设置在预紧压块61的两端,用于两根圆柱穿过,且两根圆柱与预紧压块61之间设有空隙,所述预紧压块61的两个圆形通孔的侧面设有两个夹紧螺钉,所述两个夹紧螺钉用于锁紧两根圆柱,预紧压块61的下表面开有矩形凹槽,所述矩形凹槽位于预紧压块61的中间,预紧基座63通过螺钉与预紧盖板64固定连接,预紧盖板64与预紧基座63固定连接,所述预紧基座63的纵截面为倒置的“凸”字型,所述预紧基座63的下侧通过螺钉固定有预紧压片62 ;调节平头螺钉65,使紧固在一起预紧基座63、预紧盖板64和有预紧压片62在预紧压块61的矩形凹槽内上下移动,实现对光谱共焦测距仪2的锁紧。
[0045]预紧调节是针对V型块夹具而言的,V型块夹具是该装置的重要部件,可拆卸式,其预紧和安装过程以暗场检测单元为例:两个圆柱用内六角圆柱头螺钉锁紧;暗场检测线阵CCD放入暗场检测V型块夹具内;逆时针调节平头螺钉使预紧系统的预紧盖板紧贴暗场显微镜预紧压块;将预紧压块与预紧模块套接在圆柱的外侧,使预紧压片与暗场检测线阵CCD的显微镜镜筒接触,同时顺时针旋紧平头螺钉,将预紧压块锁紧;顺时针调节平头螺钉,压紧暗场检测线阵CCD的显微镜镜筒,将其固定。为了防止损坏显微镜镜筒,预紧压片采用PU聚氨酯橡胶材料。
[0046]【具体实施方式】三、本实施方式是对【具体实施方式】一所述的口径曲面光学元件微缺陷修复用可微调显微检测装置的进一步说明,它还包括横向固定板18和纵向固定板19,所述横向固定板18水平设置,横向固定板18的下端设置有安装脚,所述安装脚将横向固定板18通过螺钉固定在微系统安装板I的上表面,纵向固定板19竖直设置,所述纵向固定板19的底边通过螺钉与横向固定板18的上表面固定连接,暗场光源15固定在横向固定板18上,且位于横向固定板18和纵向固定板19围成的区域中。
[0047]【具体实施方式】四、本实施方式所述的大口径曲面光学元件微缺陷修复用可微调显微检测装置的进一步说明,M为27度。
[0048]【具体实施方式】五、本实施方式所述的大口径曲面光学元件微缺陷修复用可微调显微检测装置的进一步说明,暗场检测线阵CCD15的分辨率为8192X2,像素点大小
3.74 μ mX 3.74 μ mD
[0049]本装置中暗场检测系统选用的线阵CCD,其分辨率为8192 X 2,像素点大小7.04μπιΧ7.04μπι。采用的镜头放大倍率为1.88倍。那么实际像素点尺寸S为:
[0050]S = 7.04/1.88 = 3.74 μ m (I)
[0051]在行分辨率P = 8192下,单次扫描的宽度为:
[0052]W = PXS = 8192X3.74 μπι = 30.67mm (2)
[0053]如图3所示,需检测的光学元件面积为430mmX430mm,其单次扫描的宽度为30.67mm,故其完成全口径的扫描需要14次。以10mm/S的扫描速度,每行扫描时间为44s,以30.67mm行宽,再扫描14行的情况下,X向总时间需要约616s,若每行步进速度为20mm/s,Y向步进总时间需要约22s,理论上可在638s完成全口径扫描成像。若光照条件佳,曝光时间短,则扫描速度可以提高,整体扫描时间会进一步缩短。
[0054]为了使获取的图像不产生畸变,便于后期图像处理,光学元件运动的速度应当与相机的行频相匹配。对于本装置,在X轴精密移动平台上装有高精度的光栅尺,运动平台每移动一定距离,光栅尺对应输出一定数量的脉冲,即距离与脉冲数成固定关系,则速度可以由单位时间的脉冲数进行换算,根据运动平台的移动速度配置线阵CCD外触发控制信号,使得相机的行频与运动平台速度相匹配。
[0055]CCD传感器在外触发工作条件下,需要用运动平台自带光栅尺
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