[发明专利]基于矩阵光学计算的非接触式镜面间隔测量方法

说明书

本发明涉及一种基于矩阵光学计算的非接触式镜面间隔测量方法，该方法如下：利用探测器探测两路反射光的干涉信号；确定测量臂光路中位置参数候选区域；在位置参数候选区域内确定被测镜组测量的最佳位置参数并在该位置参数下对被测镜组中所有透镜的厚度及表面的空气间隔进行测量。本发明针对任意镜面数的可见光光学系统间隔测量，都可以自动且快速的寻找出最佳的测量头透镜间距和工作距离，能够均衡所有被测镜面的能量最大化，大大提高了间隔测量的工作效率和精度。

技术领域

本发明属于光学装调技术领域，涉及一种用于非接触式镜面间隔测量仪的镜面间隔测量方法。

背景技术

光学装调作为镜头制作的最后一环，通过严格控制光学镜片的中心偏差和镜面间隔，是保证光学镜头性能的关键之一。另外，对已组装好的光学镜组进行间隔的检测验证，也是光学人员经常遇到的问题。非接触式镜面间隔测量仪基于低相干干涉原理可以辅助装调人员在镜片安装过程中对间隔进行实时监控测量，也可以对成品光学镜组的间隔进行精确测量。与经典的激光干涉仪相比，低相干干涉仪的优点是相对于环境干扰具有更好的鲁棒性，具备一次测量即可检测多个目标表面的能力。

测量仪要想实现精确测量需要满足两个条件。第一，要选择一个最佳的信号处理算法能够从测量信号中提取镜片的位置和厚度；第二，要“定制”最佳的位置参数，以保证镜组中每一个透镜表面的反射信号，实现均衡的能量最大化，一次性完成尽可能多的间隔测量。对于设备而言，信号处理算法会随着设备成型而最终确定下来，定制化的位置参数是影响测量结果的关键。位置参数包括测量头的焦距(透镜间距)和工作距离。

如果没有智能分析的操作功能，位置参数的选取都是测试人员多次反复尝试，基于经验最终确定下来，当镜面数量增多时，测试人员很难找到合适的位置参数能够一次性获取所有透镜表面返回的干涉峰，基于这种经验尝试方法，一次性能够测量的最大表面数约为8-10片，大大限制了间隔测量仪的实用性。

比如光刻机系统其镜面数大多在10片以上，基于经验确定的位置参数测量方案，往往需要进行多次测量，且对于某些透镜表面(比如胶合面)很可能出现测量不理想的结果，对位置参数的智能分析功能尤为重要。对任意镜面数的镜组来讲，智能化的分析操作能够实现一次性完成尽可能多的被测透镜表面间隔测量，且保证被测透镜表面返回的能量处于均衡最大化状态。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于矩阵光学计算的非接触式镜面间隔测量方法，该方法用于“定制”最佳的位置参数，提高间隔测量的工作效率和精度。

为了解决上述问题，本发明的基于矩阵光学计算的非接触式镜面间隔测量方法包括下述步骤：

步骤一、打开光源使其发出的光线进入光纤耦合器02，经光纤耦合器02分成两部分，一路进入测量臂1由测量头03准直，并经被测镜组04中各透镜表面反射，再返回光纤耦合器02；另一路进入参考臂2，由准直镜05准直，并经反射镜06反射，返回光纤耦合器02；两路反射光的光程差匹配在相干长度以内，由探测器07探测两路反射光的干涉信号；

步骤二、确定测量臂光路中位置参数候选区域(x_p，y_p)；该候选区域是一系列位置参数的集合；在该区域中，不同的位置参数组合，使被测镜组中各透镜表面返回光纤耦合器02的能量值都能取到最大；方法如下：

(1)针对被测镜组04任一透镜表面i，在测量头3中两透镜之间的距离x确定的前提下，改变工作距离y，找到一个y值使得返回到光纤耦合器02的能量值最大，定义此时的y值为最佳y值；在x定义域内，每改变一次x，找出对应的最佳y值；在x定义域内取最大的最佳y值对应的返回能量值作为针对单一透镜表面i全x定义域的最大能量值P_maxi，对应的测量头3中两透镜之间的距离x和工作距离y即为位置参数，记为(x_maxi，y_maxi)，即