[发明专利]一种多角度快速调节光学元件的装置及方法

说明书

一种多角度快速调节光学元件的装置，该装置包括激光干涉仪、干涉仪标准镜头、零位补偿镜和第一调整机构；第一调整机构上安装有旋转转台，旋转转台安装有第二调整机构，第二调整机构上还安装有第三调整及检测支撑平台，被检光学元件置于第三调整及检测支撑平台上，本发明是通过灵敏度矩阵可以快速计算各调整机构的调整量，从而快速地调整各调整机构以及被检光学的空间位置，大大节省了调整时间，也降低调整难度，通过泽尼克第二、三、七、八项的系数会使得调整的精度更高。

【技术领域】

本发明涉及光学干涉测量技术领域，尤其涉及一种多角度快速调节光学元件的装置及方法。

【背景技术】

随着现代社会需求的发展，对于光学元件面形精度的要求越来越高，特别是在光刻镜头中，对元件面形RMS值的要求达到纳米甚至深亚纳米量级，这对光学检测来说是一个极高的挑战。

旋转平移绝对检测法是提高光学检测精度常用的一种绝对标定方法。1999年，日本Nikon公司报导了基于旋转平移的光学球面绝对检测技术原理于实验装置，2001年，德国Carl Zeiss公司在自制的斐索型干涉仪上运用该技术实现了光学球面的绝对检测，检测精度达到了0.15nm RMS(Bernd D,Gunther S,Interferometric testing of opticalsurfaces at its current limit[J],Optik,2001,112(9):392-398)。相比于双球面绝对检测方法，旋转平移无需猫眼位置的精确判断，并在检测凸球面时能够体现出短干涉腔的优势，且该方法可用于平面的绝对检测，通用性较强。

在利用旋转平移绝对检测法检测光学元件时，需要多次调整光学元件的空间位置以使干涉仪光轴、光学元件光轴一致，对于同轴非球面，虽然无法利用旋转平移法检测绝对面形，但是可以利用多角度旋转法标定旋转非对称误差，虽然多角度旋转法不需要平移，但是其被检光学元件的空间位置要求相比于平面球面的旋转平移绝对检测却更高，大大增加了检测调整时间，还增加了调整难度，使检测调整过程复杂化，并且调整的精度达不到预期的效果。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种多角度快速调节光学元件的装置，

该装置包括激光干涉仪、干涉仪标准镜头、零位补偿镜和第一调整机构；

第一调整机构上安装有旋转转台，旋转转台安装有第二调整机构，第二调整机构上还安装有第三调整及检测支撑平台，被检光学元件置于第三调整及检测支撑平台上。

优选的，激光干涉仪、干涉仪标准镜头、零位补偿镜与第一调整机构垂直某一条线设置。

为了达到上述目的，一种多角度快速调节光学元件的方法，包括以下步骤：

S1：利用第三调整机构和第一调整机构调整被检光学元件，使得转动旋转转台时干涉仪监视器上的光点不动；

S2：建立第一调整机构、第二调整机构关于泽尼克第二项、第三项(XY方向倾斜)以及第七项、第八项慧差项系数的灵敏度矩阵；

S3：利用干涉仪检测被检光学元件，记录此时原始倾斜及慧差项系数第一项、第二项、第七项和第八项；

S4：将转台旋转180°，对被检光学元件再次进行检测，记录此时旋转后的倾斜及慧差项系数第一项、第二项、第七项和第八项；

S5：利用灵敏度矩阵计算调整量并通过第二调整机构调整被检光学元件，计算出第一项、第二项、第七项和第八项的值调；

S6：：重复S3至S5，直至第一项、第二项、第七项和第八项系数在转动转台时不变；

S7：利用第一调整机构将第一项、第二项、第七项和第八项系数调为零，干涉仪光轴、被检光学元件光轴、转台转轴以及第一调整机构中心轴空间位置一致，被检光学元件调整到位。