对光强波动不敏感的投影物镜波像差检测装置与检测方法与流程

文档序号:20614490发布日期:2020-05-06 19:59阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种对光强波动不敏感的投影物镜波像差检测装置,包括光源及照明系统(1)、物面标记板(2)、物面位移台(3)、被测投影物镜(4)、像面标记板(5)、二维光电传感器(6)、像面位移台(7)和控制处理单元(8);沿所述的光源及照明系统(1)输出的空间非相干光方向依次是所述的物面标记板(2)、物面位移台(3)、被测投影物镜(4)、像面标记板(5)、二维光电传感器(6)和像面位移台(7),所述的物面标记板(2)由物面位移台(3)承载,所述的物面标记板(2)位于所述的被测投影物镜(4)的物面;所述的像面标记板(5)和二维光电传感器(6)由像面位移台(7)承载并进行位置调整;所述的像面标记板(5)位于被测投影物镜(4)的像面;所述的二维光电传感器(6)接收通过像面标记板(5)的光信号,包含被测投影物镜(4)的像方数值孔径;所述的控制处理单元(8)分别与所述的物面位移台(3)、像面位移台(7)、二维光电传感器(6)相连;其特征在于:

所述的物面标记板(2)包含一对或多对剪切衍射方向分别为x方向和y方向的物面波像差测试光栅,以及一对物面光强测试标记;所述的物面波像差测试光栅和物面光强测试标记位于物方视场内,并被光源及照明系统(1)均匀照明,物面波像差测试光栅的照明数值孔径充满被测投影物镜(4)的物方数值孔径范围;所述的物面波像差测试光栅对之间的距离与物面光强测试标记对之间的距离相等;

所述的像面标记板(5)包含与物面波像差测试光栅配套使用的一组或多组像面剪切光栅和与物面光强测试标记配套使用的像面通光孔;所述的像面剪切光栅的剪切衍射方向为x方向和y方向;所述的物面波像差测试光栅、物面光强测试标记、像面剪切光栅和像面通光孔配套使用,配套使用的物面波像差测试光栅和物面光强测试标记之间的间距,与对应的像面剪切光栅和像面通光孔之间的间距,满足被测投影物镜的倍率关系,使得移动所述的物面位移台(3)和像面位移台(7),能够使x方向的物面波像差测试光栅和一个物面光强测试标记,通过被测投影物镜(4),分别成像至像面剪切光栅和像面通光孔位置,也能够使y方向的物面波像差测试光栅和另一个物面光强测试标记,通过被测投影物镜,分别成像至像面剪切光栅和像面通光孔位置;所述的成像至像面剪切光栅的光产生多级衍射形成剪切干涉条纹,所述的剪切衍射方向即采用物面波像差测试光栅时,像面剪切光栅衍射光产生剪切干涉的剪切方向;所述的成像至像面通光孔的光,通过像面通光孔形成一个出射光斑;所述的通过像面剪切光栅形成的干涉条纹和通过像面通光孔的出射光斑同时由二维光电传感器(6)接收,且接收像素区域不同。

2.根据权利要求1所述的对光强波动不敏感的投影物镜波像差检测装置,其特征在于,所述的物面光强测试标记是光栅,或通光孔,或任意通光图形区域。

3.根据权利要求1所述的对光强波动不敏感的投影物镜波像差检测装置,其特征在于,所述的一组像面剪切光栅是一个二维光栅,或两个相互正交的一维光栅。

4.根据权利要求1所述的对光强波动不敏感的投影物镜波像差检测装置,其特征在于,所述的物面标记板(2)包含多对物面波像差测试光栅时,所述的像面标记板(5)包含的不同组像面剪切光栅间的间距,与不同对物面波像差测试光栅间的间距,满足被测投影物镜的倍率关系,以使得物面波像差测试光栅与像面剪切光栅能够处于共轭位置,同时测量多个视场点的波像差。

5.根据权利要求1所述的波像差检测装置,其特征在于,所述的二维光电传感器(6)是采用全局电子快门的ccd或cmos相机。

6.采用权利要求1~5所述的对光强波动不敏感的投影物镜波像差检测装置进行波像差检测的方法,其特征在于包括下列步骤:

1)移动物面位移台(3),将物面标记板(2)中剪切衍射方向为x方向的物面波像差测试光栅移动至被测投影物镜(4)要测试的视场点位置;移动像面位移台(7),使得物面波像差测试光栅成像至像面剪切光栅上,形成x剪切方向的干涉图,并由二维光电传感器(6)接收,接收到的x剪切方向的干涉图记录为ix0;同时,物面光强测试标记成像至像面通光孔位置,形成出射光斑,并由二维光电传感器(6)的另一个区域接收,出射光斑有效探测区域的平均值记录为光强探测值rx0;

2)沿x方向移动物面位移台(3)或像面位移台(7),获得x剪切方向的多副相移干涉图ixoi,以及与每幅相移干涉图对应的光强探测值rxi,其中i=1,2,3,…,n,n为正整数;基于光强探测值rxi与rx0对每一副相移干涉图ixoi的值进行修正,得到修正后的x剪切方向的相移干涉图ixi,

然后由x剪切方向的相移干涉图ix0及ixi,计算得到x方向剪切相位;

3)移动物面位移台(3),将物面波像差测试光栅切换为剪切衍射方向为y方向的光栅,当像面剪切光栅为一维光栅时,同时切换像面剪切光栅,二维光电传感器(6)接收到y剪切方向的干涉图iy0,同时在二维光电传感器(6)的另一个区域接收到光强探测值ry0;

4)沿y方向移动物面位移台(3)或像面位移台(7),获得y剪切方向的多副相移干涉图iyoi,以及与每幅相移干涉图对应的光强探测值ryi,其中i=1,2,3,…,n,n为正整数;基于光强探测值ryi与ry0对每一副相移干涉图iyoi的值进行修正,得到修正后的y剪切方向的相移干涉图iyi,

然后由y剪切方向的相移干涉图iy0及iyi,计算得到y方向剪切相位;

5)采用x和y两个方向的剪切相位,进行剪切干涉波前重建,得到被测投影物镜(4)在所测试视场点的波像差。

7.根据权利要求6所述的波像差检测的方法,其特征在于,所述的x剪切方向的干涉图和y剪切方向的干涉图是单通道干涉图或多通道干涉图,单通道干涉图为一个视场点对应的干涉图,多通道干涉图分为若干个相互分离的子干涉图区域,每个子干涉图为一个视场点对应的干涉图。


技术总结
一种对光强波动不敏感的投影物镜波像差检测装置及检测方法,该装置包括光源及照明系统、物面标记板、物面位移台、被测投影物镜、像面标记板、二维光电传感器、像面位移台和控制处理单元;本发明的物面标记板及像面标记板具有用于剪切干涉测试的光栅标记和用于光强测试的标记,通过二维光电传感器同时接收剪切干涉图和光强信息,利用光强信息修正每一幅相移干涉图对应的光强波动误差,提高了检测精度,降低了系统的复杂性和成本,提高了检测速度。

技术研发人员:唐锋;王向朝;卢云君;彭常哲;刘洋
受保护的技术使用者:中国科学院上海光学精密机械研究所
技术研发日:2020.01.02
技术公布日:2020.05.05
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