[发明专利]扩大范围的聚焦检测仪器

权利要求书

1.一种用于提供聚焦检测信号的聚焦传感器(100，500，700)，其中 所述聚焦检测信号取决于沿着近似平行于物镜(30，30′)的光轴(OA) 的方向在聚焦检测范围内的工件表面(40)的位置，所述聚焦传感器包 括：

光源(10，10′，10″)；

准直透镜(15，15′，15″)，该准直透镜被配置成输入来自所述光源的 辐射并输出具有固定准直度的照明光束(13)；

物镜(30，30′)，该物镜被配置成以输入所述照明光束并沿着所述聚 焦传感器的光轴(OA)将所述照明光束聚焦在标称焦平面(FP)以及接 收和透射从沿着所述光轴定位的工件表面(40)反射的反射光束(13′)；

聚焦检测装置(525，725，725′)，该聚焦检测装置被沿着所述光轴定 位以接收来自由所述物镜透射的反射光束的光；

第一光束分离表面(20，20′，20″)，该第一光束分离表面沿着照明光 束定位在所述物镜和所述准直透镜之间，且沿着反射光束定位在所述物镜 和所述聚焦检测装置之间；以及

中继透镜装置(525，725，725′)，该中继透镜装置沿着光轴位于所述 物镜和所述聚焦检测装置之间，所述中继透镜装置被配置成输入由所述物 镜透射的反射光束并输出要由聚焦检测装置输入的反射光束，

其中：

所述中继透镜装置被配置成将沿着光轴位于所述中继透镜装置和所述 物镜之间的第一平面成像到位于聚焦检测装置的聚焦检测器入射光孔 (E′)附近的成像平面；

所述聚焦检测装置包含根据Shack-Hartmann聚焦检测原理配置的部 件；以及

所述聚焦检测器被配置成以使被输入到所述聚焦检测装置的反射光束 的光线在所述第一平面处成像之前不彼此交叉。

2.如权利要求1的聚焦传感器，其中所述第一光束分离表面沿着光轴 被定位在所述中继透镜装置和所述聚焦检测装置之间，并且被布置成以使 它偏转由所述准直透镜输出的照明光束，使之穿过所述中继透镜装置。

3.如权利要求2的聚焦传感器，其中所述中继透镜装置被配置成以在 1.5到3.0范围内的放大因子将所述照明光束放大。

4.如权利要求1的聚焦传感器，其中所述中继透镜装置的前主要平面 和物镜光孔(E)之间的尺寸是dER1，所述中继透镜装置的后主要平面和 聚焦检测器入射光孔之间的尺寸是dR2E′，所述中继透镜装置的前焦距是 fR1，所述中继透镜装置的后焦距是fR2，所述物镜的焦距是fOBJ，以及 所述聚焦传感器被配置成以使(dER1-fR1)＜(K*fOBJ)，在此K小于3.0。

5.如权利要求4的聚焦传感器，其中所述聚焦传感器被配置成以使所 述成像平面位于距离所述焦距检测器入射光孔的+/-0.5*dR2E′的范围内。

6.如权利要求5的聚焦传感器，其中所述第一平面近似与所述物镜光 孔的位置重合，并且所述成像平面近似与所述聚焦检测器入射光孔的位置 重合。

7.如权利要求6的聚焦传感器，其中fR1在标称上等于dER1。