[发明专利]物镜数值孔径的检测方法及装置

权利要求书

1.一种物镜数值孔径的检测装置，其特征在于，包括波像差探测器和反射镜，所述波像差探测器具有用于发射和接收测量光的收发端，所述反射镜具有用于反射测量光的凹球反射面，所述波像差探测器的收发端和所述反射镜的凹球反射面相对设置，并在两者之间设有用于放置被测物镜的空间；所述反射镜可沿光轴移动的设置，用于移动至与被测物镜的共焦和离焦位置反射测量光至被测物镜。

2.如权利要求1所述的物镜数值孔径的检测装置，其特征在于，所述波像差探测器可摆动的设置，用于从不同角度发射测量光至被测物镜。

3.如权利要求1所述的物镜数值孔径的检测装置，其特征在于，所述波像差探测器为基于双光束干涉的菲索干涉仪或夏克-哈特曼传感器。

4.如权利要求1至3中任一项所述的物镜数值孔径的检测装置，其特征在于，还包括透射球面波镜头，所述透射球面波镜头贴合安装在所述波像差探测器的收发端上，并且透射球面波镜头的f数小于或等于被测物镜的像方f数。

5.一种基于权利要求1至4任一项所述的物镜数值孔径的检测装置的物镜数值孔径的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S101：将反射镜移动至与被测物镜的共焦位置；

S102：使波像差探测器发射测量光至被测物镜，测量光先后经过被测物镜和物方空间介质照射至反射镜的凹球反射面上，反射镜的凹球反射面自准反射的测量光先后经过物方空间介质和被测物镜返回至波像差探测器，以便使波像差探测器检测得到第一波像差；

S103：将反射镜沿光轴移动至与被测物镜的离焦位置；

S104：使波像差探测器发射测量光至被测物镜，测量光先后经过被测物镜和物方空间介质照射至反射镜的凹球反射面上，反射镜的凹球反射面反射的测量光先后经过物方空间介质和被测物镜返回至波像差探测器，以便使波像差探测器检测得到第二波像差，并检测出第一波像差和第二波像差之差的峰峰值；

S105：根据第一波像差和第二波像差之差的峰峰值计算出被测物镜的数值孔径。

6.如权利要求5所述的物镜数值孔径的检测方法，其特征在于，在S105步骤中，根据如下两式计算出被测物镜的数值孔径NA：

其中，ε_OPD为检测出的第一波像差和第二波像差之差的峰峰值，n为物方空间介质的在测试光波长下的折射率，θ为被测物镜的物方孔径角的一半，R为反射镜的凹球反射面的曲率半径，Δz为反射镜的离焦量。

7.如权利要求6所述的物镜数值孔径的检测方法，其特征在于，当Δz＜＜R时，所述第一波像差和第二波像差之差的峰峰值的确定公式为ε_OPD≈2nΔz(1-cosθ)，则被测物镜的数值孔径NA的计算公式为：

8.如权利要求5至7中任一项所述的物镜数值孔径的检测方法，其特征在于，

当所述数值孔径为被测物镜中心视场的数值孔径时，在进行S101步骤前，预先将波像差探测器摆动调节至发射的测量光从被测物镜的中心视场射入；

当所述数值孔径为被测物镜轴外视场的数值孔径时，在进行S101步骤前，预先将波像差探测器摆动调节至发射的测量光从被测物镜的轴外视场射入；

当所述数值孔径为被测物镜边缘视场的数值孔径时，在进行S101步骤前，预先将波像差探测器摆动调节至发射的测量光从被测物镜的边缘视场射入。

9.一种物镜数值孔径的检测方法，其特征在于，根据权利要求5至8任一项所述的物镜数值孔径的检测方法，分别检测被测物镜中心视场、不同轴外视场以及边缘视场的数值孔径。

10.如权利要求9所述的物镜数值孔径的检测方法，其特征在于，检测被测物镜不同轴外视场的数值孔径是通过逐渐摆动调节波像差探测器，使波像差探测器摆动调节至发射的测量光从被测物镜的不同轴外视场射入实现的。