[发明专利]一种基于干涉测量及灵敏度矩阵的计算机辅助装调方法

摘要

本发明公开了一种基于干涉测量及灵敏度矩阵的计算机辅助装调方法，首先在待测件沿光轴方向扫描过程中的每一个预设位置，利用高精度位移装置，使得待测件的四个失调量产生已知的变化量，然后将这些变化量与干涉仪测得的相位的Zernike系数联系起来，建立该位置的灵敏度矩阵，接着根据测得相位计算元件的失调量，最后根据失调量进行干涉仪的装调。本发明方法降低了理想模型不符合实际对计算失调量的影响，有效减少了工作量。

主权项

1.一种基于干涉测量及灵敏度矩阵的计算机辅助装调方法，用于装调扫描干涉仪的待测元件，其特征在于，步骤如下：步骤一、粗装调：把整个干涉系统调整到初始测量位置，将待测非球面固定在四维调整架上，调整四维调整架至干涉仪图像采集窗口出现同心圆环形干涉条纹，此时认为粗装调完成；步骤二、移动促动器并记录相位：进行四步移相得到初始相位信息w0；对控制X轴方向平移的促动器进行四次同方向同位移的移动，每次位移为d，在促动器每次移动后经过四步移相得到对应的相位信息W_j，其中j＝1,2,3,4；四次移动控制绕X轴旋转的促动器，每次位移为d，在促动器每次移动后经过四步移相得到对应的相位信息W_k，其中k＝5,6,7,8；其中，每次位移距离d应该小于干涉测量波长632.8nm，大于促动器最小步长100nm，并且是100nm的整数倍；步骤三、拟合得到Zernike系数：得到9组相位信息后，分别对每组相位进行Zernike多项式拟合，得到前37项系数至选择第2、3、7和8总共四项系数其中i＝0,1,2…8；步骤四、求解灵敏度矩阵的逆矩阵：得到9组后，即得到9个一维矩阵Z_i,如下所示：其中i＝0,1,2…8,表示Z_i的转置矩阵；取Z₁到Z₄分别与Z₀相减，即：Z_j‑Z₀＝Z_j‑0其中j＝1,2,3,4，得到矩阵Z_d如下：Z_d＝[Z_1‑0Z_2‑0Z_3‑0Z_4‑0]与促动器的位移量D^T＝[d 2d 3d 4d]对应，计算公式：其中B₁表示灵敏度矩阵A的逆矩阵B的第1行，表示矩阵中每个元素；取Z₅到Z₈分别与Z₄相减，即：Z_k‑Z₄＝Z_k‑4其中k＝5,6,7,8，得到矩阵Z_t如下：Z_t＝[Z_5‑4Z_6‑4Z_7‑4Z_8‑4]与促动器的位移量D^T＝[d 2d 3d 4d]对应，计算公式：其中B₃表示灵敏度矩阵A的逆矩阵B的第3行，表示矩阵中每个元素；灵敏度矩阵的逆矩阵B为：再求逆矩阵得到灵敏度矩阵A为：A＝B^‑1步骤五、轴向扫描：沿光轴方向移动待测非球面至指定位置，重复步骤二至步骤四，记录下每一个扫描位置的灵敏度矩阵A_s，其中s＝0,1,2…n，n表示指定位置的数量；步骤六、计算并补偿失调量：放置与步骤一参数相同的非球面，进行步骤一的粗调后，在任何指定位置s使用四步移相得到相位W_s，通过Zernike多项式拟合得到系数矩阵：Z_s＝[z₂z₃z₇z₈]根据对应的灵敏度矩阵A_s计算失调量矩阵ΔX：四个失调量dx，dy，tx，ty分别表示x，y方向的偏心和绕x，y轴的旋转，根据四个失调量控制四维调整架的促动器移动补偿对应量。