專利名稱：一種同時測量調整光學鏡片兩面中心偏差的光學系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光學檢驗測量技術領域中涉及的一種同時測量調整光學鏡片兩面中心偏差的光學系統(tǒng)，主要用于現場高精度檢測和調整光學鏡片的中心偏差。
背景技術：
近年來，隨著半導體產業(yè)的發(fā)展，投影光刻技術對投影曝光鏡頭成像質量的要求也越來越高。其中投影物鏡是由多片鏡片構成的成像系統(tǒng)，由于中心偏差的存在，破壞了光學系統(tǒng)的共軸性，導致成像的像散性和畸變的不對稱性，從而使成像質量降低。中心偏差的存在還將直接影響系統(tǒng)的分辨率、作用距離等關鍵參數。而同時測量調整光學鏡片兩面中心偏差的意義在于消除測量過程中測量一面中心偏差對另一面中心誤差的影響，使光學鏡片兩面的中心誤差都處于最佳狀態(tài)。與本發(fā)明最接近的已有技術是中國科學院長春光學精密機械與物理研究所申請的發(fā)明專利，發(fā)明名稱為一種高精度測量調整光學鏡片中心偏差的光學系統(tǒng)，申請?zhí)枮?20110220325. 7，其光學系統(tǒng)如圖1所示，包括光源1、聚焦鏡2、針孔3、準直透鏡4、半波片5、偏振分束器6、第一四分之一波片7、第一平面反射鏡8、第二四分之一波片9、平面轉向鏡10、第一會聚透鏡11、第一分束器12、第二平面反射鏡13、第一遮光板14、被測鏡片15、 第二遮光板16、第三平面反射鏡17、第二會聚透鏡18、第二分束器19、第一面陣接收器20、 透鏡21、檢偏器22、第二面陣接收器23。在光源1光束傳播方向的光軸上，從左至右依次放置聚焦鏡2、針孔3、準直透鏡4、半波片5、偏振分束器6、第二四分之一波片9、平面轉向鏡10;其中偏振分束器6與光軸成45°角放置，平面轉向鏡10與光軸成22. 5°角放置；在偏振分束器6反射光的光路上依次放置第一四分之一波片7、第一平面反射鏡8 ；在偏振分束器6反射來自平面轉向鏡10反射回來光的光軸方向上依次放置第二會聚透鏡18、透鏡 21、檢偏器22和第二面陣接收器23 ；第二分束器19置于第二會聚透鏡18和透鏡21之間且與光軸成45°度角，在第二分束器19的反射光的光路上置有第一面陣接收器20 ；平面轉向鏡10轉折光軸，使轉折后光軸與轉折前光軸成135°角；第一會聚透鏡11位于平面轉向鏡10轉折后的光軸上，第一分束器12與第一會聚透鏡11光軸成45°角；第二平面反射鏡13置于第一分束器12反射光的光路上，反射面與光軸成67. 5°角，第三平面反射鏡17 置于第一分束器12透射光的光路上，反射面與光軸成67. 5°角，使第二平面反射鏡13到第一分束器12的距離和第三平面反射鏡17到第一分束器12的距離相等，第二平面反射鏡 13和第三平面反射鏡17的反射光的光軸重合在同一條直線上；第一遮光板14置于第二平面反射鏡13的反射光的光路上，第一遮光板14的工作面與第二平面反射鏡14的反射光光軸垂直；第二遮光板16置于第三平面反射鏡17的反射光的光路上，第二遮光板16的工作面與第三平面反射鏡17的反射光光軸垂直；被測鏡片15置于第一遮光板14和第二遮光板 16中間的位置上。該光學系統(tǒng)利用偏振分束器6、第一四分之一波片7、第二四分之一波片 9構成偏振分光系統(tǒng)將經過準直的光分成參考光和測量光，通過被測鏡片15反射的測量光與參考光的干涉測量被測鏡片15被測面的中心偏差。該光學系統(tǒng)存在的最大問題是被測
3鏡片15的兩個被測面的中心誤差需要分別測量，一次測量只能獲得一個面的中心偏差，測量一個面的中心偏差時會引起另一個面中心偏差的變化，不利于將被測鏡片15兩個面的中心偏差都調整至最佳狀態(tài)。

發(fā)明內容
為了克服已有技術存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于克服測量過程中一次只能測量調整被測鏡片一個被測面的中心誤差，測量調整一個面的中心偏差時會引起另一個面中心偏差的變化的問題，特設計一種同時測量調整光學鏡片兩面中心偏差的光學系統(tǒng)。本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種同時測量調整光學鏡片兩面中心偏差的光學系統(tǒng)。解決技術問題的技術方案如圖2所示，包括光源對、聚焦鏡25、針孔沈、準直透鏡27、分束器觀、第一偏振分束器四、第二偏振分束器30、第一四分之一波片31、平面反射鏡32、半波片33、第三偏振分束器34、第二四分之一波片35、第一會聚透鏡36、第一轉向鏡 37、第三四分之一波片38、第二會聚透鏡39、第二轉向鏡40、第三轉向鏡41、被測鏡片42、第四偏振分束器43、第五偏振分束器44、第一檢偏器45、第二檢偏器46、第一面陣接收器47、 第二面陣接收器48。在光源M光束傳播方向的光軸上，從上至下依次放置聚焦鏡25、針孔沈、準直透鏡27、分束器觀、半波片33、第三偏振分束器34、第三四分之一波片38、第二會聚透鏡39、 第二轉向鏡40;其中分束器觀與光軸成45°角，第三偏振分束器34與光軸成45°角；在分束器觀反射光的光軸方向放置第一偏振分束器四、第二偏振分束器30，二者相互平行且與光軸成45°角，第二偏振分束器30的偏振方向與第一偏振分束器四的偏振方向垂直； 在第一偏振分束器四反射光光軸相反方向上，從上至下依次放置第四偏振分束器43、第一檢偏器45、第一面陣接收器47 ；在第二偏振分束器30反射光光軸相反方向上，從上至下依次放置第五偏振分束器44、第二檢偏器46、第二面陣接收器48 ；第一四分之一波片31和平面反射鏡32兩者平行，同時與第一偏振分束器四、第二偏振分束器30反射光光軸垂直，且從下至上放置；在第三偏振分束器34反射光的光軸上依次放置第二四分之一波片35、第一會聚透鏡36、第一轉向鏡37，且第一轉向鏡37與光軸成45°角；在第二轉向鏡40轉折后的光軸上放置第三轉向鏡41，第三轉向鏡41與光軸成45°角；第一轉向鏡37、第三轉向鏡 41轉折后的光軸重合在同一條直線上；被測鏡片42置于第一轉向鏡37、第三轉向鏡41中間位置上。工作原理說明光源M發(fā)出的光經過聚焦鏡25會聚到針孔沈中，從針孔沈出來的光經過準直透鏡27后變?yōu)槠叫泄?，從準直透鏡27出射的平行光由分束器觀分為反射的參考光和透射的測量光；反射光經過偏振方向相互垂直的第一偏振分束器四、第二偏振分束器30后分為兩束偏振方向相互垂直的偏振光；兩束光分別依次通過第一四分之一波片 31和第一反射鏡32后沿原路返回；其中一束光兩次通過第一四分之一波片31改變偏振方向依次通過第一偏振分束器四、第四偏振分束器43、第一檢偏器45到達第一面陣接收器47 形成一路參考光；另一束光兩次通過第一四分之一波片31改變偏振方向后依次通過第二偏振分束器30、第五偏振分束器44、第二檢偏器46到達第二面陣接收器48形成另一路參考光；從分束器28透射的測量光經過半波片33后被第三偏振分束器34分束為兩個偏振方向相互垂直的光分別進入兩個測量光路；在一路測量光路中，測量光束依次通過第二四分之一波片34、第一會聚透鏡36和第一轉向鏡37，會聚在被測鏡片42被測面的球心處。在另一路測量光路中，測量光束依次通過第三四分之一波片38、第二會聚透鏡39、第二轉向鏡 40和第三轉向鏡41，會聚在被測鏡片42被測面的球心處。被測鏡片42可以在精密旋轉臺上進行精密的旋轉，一路會聚光線從被測鏡片42的被測表面反射后按原路返回分別再次經過第一轉向鏡37、第一會聚透鏡36、第二四分之一波片35后改變偏振方向，被第三偏振分束器34透射進入干涉光路；另一路會聚光線從被測鏡片42的被測表面反射后按原路返回分別再次經過第三轉向鏡41、第二轉向鏡40、第二會聚透鏡39、第三四分之一波片38后改變偏振方向，被第三偏振分束器34反射進入干涉光路；經過偏振方向相互垂直的第四偏振分束器43、第四偏振分束器44后分為兩束偏振方向相互垂直的偏振光；其中一束光依次通過第四偏振分束器43、第一檢偏器45，與參考光在第一面陣接收器47上形成干涉條紋； 另一束光依次通過第五偏振分束器44、第二檢偏器46，與參考光在第二面陣接收器48上形成干涉條紋；對接收到的兩個干涉條紋分別進行計算處理后，得到的被測鏡片兩個被測面的中心偏差，再根據它調整被測鏡片的中心偏差。本發(fā)明的積極效果該光學系統(tǒng)形成的兩條干涉光路能同時測量被測鏡片兩個被測面的中心偏差，克服了由于單次測量一個面后再測量另一個面的中心偏差所引起的中心偏差的變化，給調整光學系統(tǒng)中心偏差帶來方便。


圖1是已有技術測量鏡片中心偏差的光學系統(tǒng)結構示意圖。圖2是本發(fā)明的同時測量調整光學鏡片兩面中心偏差的光學系統(tǒng)結構示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明按圖2所示的光學系統(tǒng)實施，該光學系統(tǒng)包括的光源M，采用He-Ne穩(wěn)頻激光器；聚焦鏡25，采用短焦距透鏡；針孔沈，位于聚焦鏡25像方焦點；準直透鏡27，采用球差很小的透鏡，并使準直透鏡27的物方焦點在針孔沈處；分束器觀，采用半透半反分束棱鏡；第一偏振分束器四，采用偏振分束棱鏡；第二偏振分束器30，采用偏振分束棱鏡，且偏振方向與第一偏振分束器四相互垂直；第一四分之一波片31，采用He-Ne激光對應波長的四分之一波片，其快軸放置角度保證線偏振光兩次通過改變偏振方向90° ；平面反射鏡32， 其反射面方向同時與第一偏振分束器四、第二偏振分束器30反射光光軸方向垂直；半波片 33，采用He-Ne激光對應波長的半波片，固定在可沿光軸轉動的轉動架上；第三偏振分束器 34，采用偏振分束棱鏡；第二四分之一波片35，采用He-Ne激光對應波長的四分之一波片， 其快軸放置角度保證線偏振光兩次通過改變偏振方向90° ；第一會聚透鏡36，采用反攝遠結構，保證其工作距離大于其焦距；第一轉向鏡37，與第三偏振分束器反射光光軸成45° 角；第三四分之一波片38，采用He-Ne激光對應波長的四分之一波片，其快軸放置角度保證線偏振光兩次通過改變偏振方向90 ° ；第二會聚透鏡38，采用反攝遠結構，保證其工作距離大于其焦距；第二轉向鏡40，與第三偏振分束器透射光光軸成45°角；第三轉向鏡41，與第二轉向鏡40轉折后光路成45°角；被測鏡片42，固定于精密轉臺上；第四偏振分束器43， 采用偏振分束棱鏡，且偏振方向與第一偏振分束器四相同；第五偏振分束器44，采用偏振分束棱鏡，且偏振方向與第一偏振分束器四相互垂直；第一檢偏器45，采用晶體偏振器，固定在可沿光軸轉動的轉動架上；第二檢偏器46，采用晶體偏振器，固定在可沿光軸轉動的轉動架上；第一面陣接收器47，采用面陣CCD攝像機；第二面陣接收器48，采用面陣CCD攝像機。
權利要求
1. 一種同時測量調整光學鏡片兩面中心偏差的光學系統(tǒng)，包括光源(對)、聚焦鏡 (25)、針孔( )、準直透鏡(27)、第一四分之一波片(31)、平面反射鏡(32)、半波片(33)、 第一轉向鏡(37)、第二轉向鏡(40)、第三轉向鏡(41)、被測鏡片(42)、第一檢偏器(45)、 第二檢偏器(46)、第一面陣接收器(47)、第二面陣接收器08)；其特征在于還包括分束器 ( )、第一偏振分束器( )、第二偏振分束器(30)、第三偏振分束器(34)、第二四分之一波片(35)、第一會聚透鏡(36)、第三四分之一波片(38)、第二會聚透鏡(39)、第四偏振分束器(43)、第五偏振分束器04)；在光源04)光束傳播方向的光軸上，從上至下依次放置聚焦鏡(25)、針孔( )、準直透鏡(27)、分束器(觀)、半波片(33)、第三偏振分束器(34)、第三四分之一波片(38)、第二會聚透鏡(39)、第二轉向鏡00)；其中分束器08)與光軸成 45°角，第三偏振分束器(34)與光軸成45°角；在分束器08)反射光的光軸方向放置第一偏振分束器( )、第二偏振分束器(30)，二者相互平行且與光軸成45°角，第二偏振分束器(30)的偏振方向與第一偏振分束器09)的偏振方向垂直；在第一偏振分束器09) 反射光光軸相反方向上，從上至下依次放置第四偏振分束器(43)、第一檢偏器(45)、第一面陣接收器G7)；在第二偏振分束器(30)反射光光軸相反方向上，從上至下依次放置第五偏振分束器(44)、第二檢偏器(46)、第二面陣接收器08)；第一四分之一波片(31)和平面反射鏡(3 兩者平行，同時與第一偏振分束器( )、第二偏振分束器(30)反射光光軸垂直，且從下至上放置；在第三偏振分束器(34)反射光的光軸上依次放置第二四分之一波片 (35)、第一會聚透鏡(36)、第一轉向鏡(37)，且第一轉向鏡(37)與光軸成45°角；在第二轉向鏡GO)轉折后的光軸上放置第三轉向鏡(41)，第三轉向鏡與光軸成45°角；第一轉向鏡(37)、第三轉向鏡轉折后的光軸重合在同一條直線上；被測鏡片0 置于第一轉向鏡(37)、第三轉向鏡中間位置上。
全文摘要
一種同時測量調整光學鏡片兩面中心偏差的光學系統(tǒng)，屬于光學檢驗測量技術領域中涉及的一種光學系統(tǒng)，要解決的技術問題是提供一種同時測量調整光學鏡片兩面中心偏差的光學系統(tǒng)。解決的技術方案包括光源、聚焦鏡、針孔、準直透鏡、分束器、第一至第五偏振分束器、第一至第三四分之一波片、平面反射鏡、半波片、第一、二會聚透鏡、第一至第三轉向鏡、被測鏡片、第一、二檢偏器、第一、二面陣接收器。通過分束器、第一和第二偏振分束器、第一四分之一波片、平面反射鏡形成兩束獨立的參考光。經過第三、第四和第五偏振分束器、第二和第四四分之一波片、第二會聚透鏡形成兩束獨立的測量光。再通過第一和第二檢偏器分別形成干涉圖進行測量。
文檔編號G02B27/62GK102426406SQ20111027021
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月14日 優(yōu)先權日2011年9月14日
發(fā)明者向陽, 方超 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所