[发明专利]用于通过调节体调节测量装置的方法、调节体以及用于调节调节体的方法

说明书

本发明涉及一种用于调节测量装置的方法，测量装置包括具有光轴的干涉仪单元、具有测量轴线的光学距离测量装置以及布置在它们之间、可沿滑动轴线移动的支撑滑块。测量装置特别用于球形工件的半径测量。测量轴线，优选地光轴，首先平行于滑动轴线对齐。具有第一球形反射和/或衍射表面和在背面的后向反射器的调节体布置在支撑滑块处。使其进入第一共焦位置，其中第一球形反射和/或衍射表面的第一中心点与从干涉仪单元发射的球形波前的焦点重合。后向反射器限定位于靠近或位于第一中心点上的顶点，使得测量轴线靠近或通过发射的球形波前的焦点延伸。因此，可在随后的球形工件的测量中减少或消除Abbe误差。本发明还涉及一种调节体及其调节方法。

技术领域

本发明涉及一种用于调节测量装置的方法，该测量装置包括干涉仪单元、光学距离或位移测量装置以及可沿滑动轴线移动的支撑滑块。测量装置特别被配置成测量球形工件例如透镜上的半径。本发明还涉及一种可用于调节测量装置的调节体以及一种用于调节多件式调节体的方法，该多件式调节体包括球形制品和后向反射器。

背景技术

对于球形工件的半径测量，工件定期被带入两个特征位置。在一个特征位置，从干涉仪单元发射的球形波前在波前的焦点处照射在工件的表面上。这个位置被称为“猫眼位置”。在另一个特征位置（共焦位置），球形波前的传播方向在每个照射位置处平行于待测量工件的相应表面法线，使得球形波前的焦点位于工件的球面的中心点。事实上，球形波前可能无法到达其焦点——因为它之前会照射球面，因此焦点也可以称为共焦位置中的虚焦点或目标焦点。这两个特征位置之间的距离对应于工件球面的半径。

在这种方法和测量装置中，如果确定两个特征位置之间的差异的距离测量装置的测量轴线相对于干涉仪单元的光轴或工件的球面的中心点没有精确对齐，则难以避免或减少测量误差。因此，可在测量期间产生Abbe（阿贝）误差。

EP 05 61 178 A2总体上描述了用于干涉测量确定球形工件半径的方法和装置。

在该文献中描述了这些方法对测量精度的影响，例如，L.A. Selberg，《光学工程》，1992年，第31（9）卷第1961-1966页的“通过干涉测量法的半径测量”。在理想条件下，可以实现20nm的可重复性（U.Griesmann等人，《CIRP年鉴-制造技术（CIRP Annals-Manufacturing Technology）》，2004年，第53（1）卷第451-454页的“用干涉测量法测量球体的形状和半径”）。然而，可重复性不是市场上可获得的装置的测量不确定性的主要影响因素，这些装置具有一位数微米范围内的测量不确定性。

如果存在测量轴线和移动轴线之间的偏移（Abbe偏移），则可能由于倾斜而产生Abbe误差。为了能够最小化Abbe误差，必须减少Abbe偏移。

为了减小温度影响，使用干涉仪单元和工件之间的距离由三个单独的距离测量装置测量的测量装置。为了能够在如此做的同时最小化Abbe误差，三个距离测量装置必须跨越等边三角形，并且干涉仪单元的焦点必须位于等边三角形的重心处。这种装置复杂且难以调节（Erlong Miao等人，Proc.SPIE 9282，第七届先进光学制造和测试技术国际研讨会：光学测试和测量技术与设备，9282OM（2014年9月18日），doi：10.1117/12.2070796，“在垂直干涉仪工作站中实现亚微米曲率半径测量”）。

其他方法和测量装置的目标是通过校正计算最小化或消除由Abbe误差产生的调节不准确度（Schmitz等人，《应用光学》，2008年12月20日，卷47，第36号，第6692-6700页，“使用阶段误差运动数据改进光座具测量”）。