通过斐索干涉术测量球形像散光学区域的方法技术

一种测量球形像散光学区域(40)的方法，包含以下步骤：a)通过波前生成装置(10)产生球形像散波前作为测试波前；b)干涉地测量在所述波前生成装置(10)与所述球形像散区域(40)之间的波前差，所述球形像散表面适配于所述波前生成装置(40)，使得所述测试波前基本在竖直方向上照射在所述球形像散区域(40)中的任意点，进行多个测量，在所述多个测量中，在围绕像散半径的两个中心球形化和/或围绕球形像散区域(40)的表面法线旋转180°的多个位置处测量所述球形像散区域(40)，从而确定相应干涉图位相；以及c)通过数学重建法，建立所述波前生成装置(10)的波前和所述球形像散区域(40)的形状，因此，所述球形像散区域(40)的表面通过使用合适的处理方法来校正，步骤a)至c)被重复直到所述波前差小于限定阈值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求德国专利申请DE 10 2013 226 668.5的优先权，通过引用将该德国专利申请的公开内容并入于此。
本专利技术涉及一种测量球形像散光学表面的方法。本专利技术还涉及一种测量球形像散光学自由形式表面的方法。本专利技术还涉及一种用于光学自由形式表面形状的测试设备。本专利技术还涉及一种光学自由形式表面。
技术介绍
像散光学表面和具有大像散成分的自由形式表面可借助于计算机生成的全息图(CGH)干涉地测试，所述测试利用设计为使得产生在预期表面上各个位置处垂直的波前，以使测试物体以自对准方式综合测量的CGH。然而，与旋转对称非球面相比，自由形式表面不具有旋转不变性，因此表面的干涉测量通常可仅发生在CGH与测试物体之间的精确的一个相对位置。这意味着自由形式表面的测量精度相对于旋转对称非球面大大减小，因为，在旋转对称非球面中，干涉仪和测试物体的非旋转对称误差贡献可因理论上任意的许多旋转位置上的测量而分离。在该情况中，可实现的外形精度(figure accuracy)为约20pm rms。相比之下，自由形式表面情况下的外形精度当前约为1nm，因为干涉仪的误差贡献，尤其是CGH的误差贡献需要分别合格。在这种用于单独参数的精度的情况下，仅可能实现在单位数纳米范围的总测量精度。CGH的参数中的一些为蚀刻深度、占空比、开沟化、外形、CGH基板的均匀性等。而且，干涉仪的两个旋转位置(即0°和180°)在与自由形式表面有关的像散表面的情况中是可能的，因为像散具有两重旋转不变性。不利的是，当前没有与现存的例如用于球形表面的绝对校准方法一样(例如，猫眼校准、旋转圆盘方法等)的、用于自由形式表面的绝对校准方
法。Clemens Elster的“Exact two-dimensional wave-front reconstruction from lateral shearing interferograms with large shears，Applied Optics Vol.39,No.29,10October 2000”公开了用于重建或去卷积光学表面上的误差的方法，其中两个光学表面相对彼此的剪切得到测量，其后，测试物体的原始波前形状或表面形状通过积分或去卷积由剪切的波前重建。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种测量球形像散光学表面的改进方法。特征地，该情况中的光学自由形式表面应该为所谓的球形像散类型。在此，这被理解为表示由球形表面和完全像散的表面的叠加表示的形状，其中该叠加被理解为在法线方向上像散表面的矢高与球形表面的矢高相加。根据第一方面，该目的通过测量球形像散光学表面的方法实现，所述方法包含以下步骤：a)通过波前生成装置产生球形像散波前作为测试波前；b)干涉地测量在波前生成装置与球形像散表面之间的波前差，所述球形像散表面适配于波前生成装置，使得测试波前在球形像散表面的各个点处基本垂直地入射，其中，进行多个测量，在所述多个测量中，在围绕像散半径的两个中心球形化和/或围绕球形像散表面的表面法线旋转180°的多个位置处测量球形像散表面，其中相应干涉图位相得到确定；以及c)通过数学重建法，建立波前生成装置的波前和球形像散表面的表面形状，由此，球形像散表面的表面通过合适的处理方法来校正，其中，步骤a)至c)被重复直到波前差位于限定阈值下。这样，球形像散表面可通过所谓的位移-位移法来测量或绝对校准。波前生成装置和球形像散表面的波前形状可通过分离波前生成装置和球形像散表面的误差来非常精确地确定。优选地，球形像散表面的直径仅稍大于波前生成装置，尤其是大于约5％至10％。根据另一方面，该目的通过测量球形像散光学自由形式表面的方法来实现，所述方法包含以下步骤：a)通过波前生成装置产生球形像散波前作为测试波前，其由校准元件利用权利要求2所述方法校准；b)利用测试波前干涉地测量球形像散光学自由形式表面的各区域，其中测试波前在各个区域中基本垂直入射至自由形式表面，其中自由形式表面的各区域和测试波前相对彼此移位和/或球形化，并且相应干涉图位相得到确定；c)由单独区域拼接自由形式表面，其中测试波前与球形像散自由形式表面的偏差通过数学重建法与它们的预期值分离。根据第三方面，该目的通过用于光学自由形式表面的形状的测试设备来实现，所述测试设备包含测试光学单元，包含：-用于产生适配于自由形式表面的球形像散波前作为测试波前的波前生成装置，其中，至少自由形式表面的各部分在各情况中可通过测试波前干涉测试，其中，适配的波前与其预期形状的偏差可通过指定为本专利技术第二方面的校准方法确立。根据第四方面，该目的通过光学自由形式表面来实现，其中，自由形式表面与最适配球的偏差的像散成分至少约为80％。根据第五方面，该目的通过光学自由形式表面来实现，其中，自由形式表面与最适配球的偏差的像散成分至少约为90％。根据本专利技术的方法、根据本专利技术的测试设备和根据本专利技术的自由形式表面的优选实施例为从属权利要求的主题。在所述方法的优选实施例中，在步骤c)中校正波前生成装置的波前，其中步骤a)至c)重复直到波前差位于限定阈值下。这样，折射式斐索元件形式的波前生成装置可被有利地处理，直到预定规格得到满足。在测量球形像散自由形式表面的方法的优选实施例中，各区域要实施为自由形式表面的子孔径，其中，所述子孔径的扫描使用球形像散测试波前来进行。有利地，因此执行一种类型的扫描方法，通过该类型扫描方法，特定类的自由形式表面可在绝对项上得到几乎完全校准，即这些自由形式表面与最适配的球的偏差主要是像散。在所述方法的其它优选实施例中，在球形像散表面或自由形式表面与波前生成装置之间，根据预定轨迹进行相对移动，从而进行球形像散表面或自由形式表面的基本综合测量。有利地，波前生成装置的有效校准与自由形式表面的测量因此可以该方式在各区域中进行，在所述区域中，测试波前与它们各自的预期值的偏差和自由形式表面与它们各自的预期值的偏差可很好
地彼此分离。在球形像散光学自由形式表面的测量方法的其它优选实施例中，在子孔径的像散表面的轴方向上进行部分球形化，其中各部分球形化围绕相应轴上有效的半径的中心进行。这样，容易评估的干涉图因此是可实现的，所述干涉图使得测试波前和自由形式表面的形状的偏差容易彼此分离。所述方法的其它优选实施例中，重复进行干涉测量，其在各个情况中旋转180°。这样，自由形式表面的子孔径的像散基础形状的180°旋转不变性被有利地使用。关于测试波前基本垂直入射到球形像散表面或自由形式表面上，在本专利技术的上下文参考以下事实：所述入射包含精确的垂直入射和以不超过偏离法线的预定角度值的角的入射二者。在根据本专利技术的方法的优选实施例中，为此可规定，测试波前的入射以至多与法线有限定的偏差的方式发生。为此，所述方法的优选实施例中，测试波前到球形像散表面或自由形式表面上的入射能够以与法线的单位数mrad范围中的最大偏差发生。在所述方法的优选实施例中，为此可规定，入射到球形像散表面或自由形式表面上的测试波前具有与法线的5mrad的最大偏差。在所述方法的优选实施例中，为此可规定，要入射到球形像散表面或自由形式表面上的测试波前具有与法线的2mrad的最大偏差。在所述方法的优选实施例中，为此可规定，要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量球形像散光学表面(40)的方法，包含以下步骤：a)通过波前生成装置(10)产生球形像散波前作为测试波前；b)干涉地测量在所述波前生成装置(10)与所述球形像散表面(40)之间的波前差，所述球形像散表面适配于所述波前生成装置，使得所述测试波前在所述球形像散表面(40)的各个点处基本垂直地入射，其中，进行多个测量，在所述多个测量中，在围绕像散半径的两个中心球形化和/或围绕球形像散表面(40)的表面法线旋转180°的多个位置处测量所述球形像散表面(40)，其中相应干涉图位相得到确定；以及c)通过数学重建法，建立所述波前生成装置(10)的波前和所述球形像散表面(40)的表面形状，由此，所述球形像散表面(40)的表面通过合适的处理方法来校正，其中，步骤a)至c)被重复直到所述波前差位于限定阈值下为止。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.19 DE 102013226668.51.一种测量球形像散光学表面(40)的方法，包含以下步骤：a)通过波前生成装置(10)产生球形像散波前作为测试波前；b)干涉地测量在所述波前生成装置(10)与所述球形像散表面(40)之间的波前差，所述球形像散表面适配于所述波前生成装置，使得所述测试波前在所述球形像散表面(40)的各个点处基本垂直地入射，其中，进行多个测量，在所述多个测量中，在围绕像散半径的两个中心球形化和/或围绕球形像散表面(40)的表面法线旋转180°的多个位置处测量所述球形像散表面(40)，其中相应干涉图位相得到确定；以及c)通过数学重建法，建立所述波前生成装置(10)的波前和所述球形像散表面(40)的表面形状，由此，所述球形像散表面(40)的表面通过合适的处理方法来校正，其中，步骤a)至c)被重复直到所述波前差位于限定阈值下为止。2.根据权利要求1的方法，其中，所述波前生成装置(10)的波前在步骤c)中校正，其中，步骤a)至c)被重复直到所述波前差位于限定阈值下为止。3.根据权利要求1或2的方法，其中，所述球形像散表面(40)实施为所述波前生成装置(10)的校准元件(30)。4.一种测量球形像散光学自由形式表面(40)的方法，包含以下步骤：a)通过波前生成装置(10)产生球形像散波前作为测试波前，其由校准元件(30)利用权利要求3所述方法校准；b)利用所述测试波前干涉地测量所述球形像散光学自由形式表面(40)的各区域(SAp)，其中所述测试波前在各个区域(SAp)中基本垂直入射至所述自由形式表面(40)，其中所述自由形式表面(40)的各区域(SAp)和所述测试波前相对彼此位移和/或球形化，并且相应干涉图位相得到确定；c)由单独区域(SAp)拼接所述自由形式表面(40)，其中所述测试波前与所述球形像散自由形式表面(40)的偏差通过数学重建法与它们的预期值分离。5.根据权利要求4的方法，其中，区域(SAp)实施为所述自由形式表面(40)的子孔径，其中，使用所述球形像散测试波前来进行对所述子孔
\t径的扫描。6.根据权利要求5的方法，其中，依照预定轨迹进行所述自由形式表面(40)与所述波前生成装置(10)之间的相对移动，使得实施对所述自由形式表面(40)的基本综合测量。7.根据权利要求5或6的方法，其中，在所述子孔径的像散表面的轴线方向上进行部分球形化，其中，围绕在相应轴线上有效的半径的中心进行每个部分球形化。8.根据权利要求5至7中任一项的方法，其中，干涉测量反复进行，分别旋转180°。9.根据权利要求5至8中任一项的方法，其中，所述测试波前以与法线的处于个位数mrad范围中的最大偏差入射至所述自由形式表面(40)。10.根据权利要求4至9中任一项的方法，其中，所述波前生成装置(10)和所述自由形式表面(40)在重复制造过程中制造。11.一种用于光学自由形式表面(40)形式的测试设备(100)，包含测试光学单元，包含：产生球形像散波前作为测试波前的波前生成装置(10)，所述球形像散波前适配于自由形式表面(40)，其中，所述自由形式表面(40)的至少部分(SAp)分...

【专利技术属性】
技术研发人员：S舒尔特，F希尔克，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE