[发明专利]一种非球面镜的偏心测量装置和偏心测量方法及光学定心仪

说明书

本发明涉及一种非球面镜的偏心测量装置和偏心测量方法及光学定心仪，所述偏心测量装置包括：自准直仪、透镜装置、气浮转台和设置在所述气浮转台上的被测量的非球面镜，所述自准直仪、透镜装置和被测量的非球面镜依次沿着所述自准直仪的光轴方向设置，且所述透镜装置与自准直仪同轴设置并将所述自准直仪输出的平行光汇聚成至少两个焦点，其中一个焦点与所述非球面镜的顶点球球心重合，另外至少一个焦点与非球面镜的至少一个环带的最佳拟合球球心重合。本发明的偏心测量装置使得测量过程简单且成本降低。

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镜的偏心测量装置和偏心测量方法及光学定心仪。

背景技术

非球面镜在光学系统中的应用不但提高了光学系统成像质量，同时减小了光学系统的体积，因此非球面镜在现代光学系统中应用逐渐普遍。特别是高精度的投影光刻物镜和显微镜中大量使用非球面镜来达到极限的成像质量。目前对于非球面镜的一种定心检测方法是在现有的光学定心仪上增加距离传感器，通过光学定心仪将镜头固定在高精度的转台上随转台转动，通过自准直仪和头镜组合产生汇聚光，轴向移动自准直仪将汇聚光的焦点与镜面的球心重合，通过自准直仪的CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)上所成的叉丝像或点像中心的旋转半径来检测镜面球心点相对转台转轴的偏心。接着距离传感器测量非球面边缘环带的端跳，使用定心仪的自准直仪测量非球面顶点球的偏心。当非球面边缘环带端跳和非球面顶点球偏心调整到最小时，非球面的偏心和倾斜即均调整到了最小。另一种高精度的非球面定心方法是用干涉仪代替自准直仪，通过检测非球面随转台转动过程中干涉图的变化来判断非球面相对转台转轴的偏心和倾斜大小。但是两种方法均需要增加额外的测量装置，成本较大，另外，第一种方法中需要距离传感器的支撑和对准，第二种方法中需要进行干涉仪和非球面补偿镜或CGH(Computer-generated hologram，计算机生成的全息图)的调整，都增加了测量的复杂性。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中测量复杂且成本较高的技术问题，提供一种测量过程简单且成本较低的非球面镜的偏心测量装置和偏心测量方法及光学定心仪。

本发明提供一种非球面镜的偏心测量装置，所述偏心测量装置包括：自准直仪、透镜装置、气浮转台和设置在所述气浮转台上的被测量的非球面镜，所述自准直仪、透镜装置和被测量的非球面镜依次沿着所述自准直仪的光轴方向设置，且所述透镜装置与自准直仪同轴设置并将所述自准直仪输出的平行光汇聚成至少两个焦点，其中一个焦点与所述非球面镜的顶点球球心重合，另外至少一个焦点与非球面镜的至少一个环带的最佳拟合球球心重合。

本发明还提供一种非球面镜的偏心测量方法，所述偏心测量方法包括以下步骤：

将自准直仪、透镜装置和被测量的非球面镜依次沿着所述自准直仪的光轴方向设置，其中所述被测量的非球面镜设置在气浮转台上；

将所述透镜装置与自准直仪同轴设置；

轴向移动所述自准直仪和调整所述透镜装置，以使所述透镜装置将所述自准直仪输出的平行光汇聚成至少两个焦点且在所述自准直仪上形成两个叉丝像分离，其中一个焦点与所述非球面镜的顶点球球心重合，另外至少一个焦点与非球面镜的至少一个环带的最佳拟合球球心重合；

根据两个叉丝像所述自准直仪上的运动轨迹确定非球面镜的偏心量，根据两个叉丝像的相对位置变化确定非球面镜的倾斜量。

本发明还提供一种光学定心仪，包括上述的偏心测量装置。

本发明的技术方案与现有技术相比，有益效果在于：通过将所述透镜装置与自准直仪同轴设置并通过所述透镜装置将所述自准直仪输出的平行光汇聚成至少两个焦点，其中一个焦点与所述非球面镜的顶点球球心重合，另外至少一个焦点与非球面镜的至少一个环带的最佳拟合球球心重合，使非球面镜的偏心量和非球面镜27的倾斜量可以同时测量得到，从而测量过程简单且成本降低。

附图说明