CN107687933A - 一种变形镜系统高精度刚体位移检测方法及装置 - Google Patents

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CN107687933A
CN107687933A CN201610633570.3A CN201610633570A CN107687933A CN 107687933 A CN107687933 A CN 107687933A CN 201610633570 A CN201610633570 A CN 201610633570A CN 107687933 A CN107687933 A CN 107687933A
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distorting lens
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rigid body
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东立剑
张敏
赵磊
张巍
隋永新
杨怀江
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02—Testing optical properties

Abstract

本发明提出一种变形镜系统高精度刚体位移检测方法及装置，装置包括球面干涉仪标准具、位置传感器、变形镜系统以及球面干涉仪调整台，球面干涉仪标准具与球面干涉仪调整台平行相对设置，变形镜系统位于球面干涉标准具及球面干涉仪调整台之间，在变形镜系统所在平面上设置位置传感器，变形镜系统的弧度方向朝向球面干涉仪调整台。本发明提供的方法和装置能够完全测得变形镜补偿像差过程中引入的刚体位移量，为控制策略提供一定的测试基础，使变形镜系统满足指标要求。

Description

一种变形镜系统高精度刚体位移检测方法及装置
技术领域
本发明涉及光学系统的高精度刚体位移检测领域，特别涉及一种变形镜系统高精度刚体位移检测方法及装置。
背景技术
投影物镜作为光刻投影物镜作为光刻机的核心部件之一，其性能指标对集成电路的特征尺寸具有重要意义。随着高性能光刻投影物镜对高分辨率和高产出的不断需求，离轴照明作为一种分辨率增强技术被广泛应用于光刻投影物镜中。但是与此同时，生产率的提高带来单位时间内曝光剂量增加，同时离轴照明使入射光不再充满物镜的光阑，而是汇聚在光阑的一小片区域，导致镜片受热不均，产生热像差，其将会严重影响光刻机的分辨率，所以需要对热像差进行实时有效的补偿，再补偿过程中会引入一定的误差，其中很重要的一项误差即为刚体位移误差，较大的刚体位移误差会使补偿后的像质更加劣化，导致像质补偿失败，所以，必须对主动补偿引入的刚体位移进行有效的控制，准确的测量补偿引入的刚体位移大小。因此，物镜热像差的主动补偿过程引入刚体位移检测已经成为投影光刻向更小节点延伸道路上必须要解决的问题之一。
目前刚体位移测量主要方法分为条纹法，固定点反射分析法，数字散斑干涉(DSPI)法，双目立体视觉法。其中条纹法将条纹投影到待测物体，经物体表面反射到成像系统，分析条纹成像，得到刚体位移信息。固定点反射分析法主要应用于无变形的物体，将光源和一个分光棱镜放置于刚体上。无刚体位移时，光斑经分光镜的反射与折射会成像在一个位置；有刚体位移时，光斑经分光镜的反射与折射会成像在另外的位置，分析成像位置变化得出刚体位移大小。数字散斑干涉(DSPI)法是激光光束照在能散射光的粗糙表面(表面的起伏一定要大于所用的激光器波长数量级)，可以看到普通光投射时不易见到的斑点状图样，即散斑图样，进而测得刚体位移。双目立体视觉测量可以直接获得物体的三维面形，其测量原理图如图3所示,模仿人的眼睛工作原理,根据空间点在两个CCD图像传感器上成像位置的不同,进而根据这个差异通过对同名点,进行识别得到空间点的三维位置信息，进而得到刚体位移。上述方法的缺点为其测试精度为微米量级，无法满足超高精度光刻物镜像质补偿耦合误差指标要求。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种变形镜系统刚体位移检测方法及装置。
本发明的一个方面是提供一种变形镜系统刚体位移检测方法，包括：
将变形镜系统放置于球面干涉仪六自由度调整台上，调节调整台的位置，使所述变形镜系统与所述球面干涉仪标准具共焦点，得到变形镜系统初始情况下上表面球面面形数据zernike系数值；
所述变形镜系统通电驱动驱动装置使支撑结构产生变形，使得光学元件产生一定的像差，利用所述球面干涉仪得到此时上表面球面面形数据zernike系数值；
提取两次得到的zernike系数值，得到两次测量过程中power项变化量，利用所述power项变化量计算得到Z向刚体位移Tz；
将所述变形镜系统移置平面干涉仪调整台上，调整六自由度调整台位置，使平面干涉仪能够同时检测光学元件上表面平环面面形和支撑结构上表面平环面面形，测得未驱动工况下光学元件上表面平环面倾斜量Rx1和Ry1以及测得支撑结构平环面，利用位移传感器测量特征点的位移；
利用第一对应关系得到变形镜系统光学元件上表面的面形变化、特征点位移与刚体位移之间的第二对应关系计算得到所有刚体位移。
可选地，所述提取两次得到的zernike系数值，得到两次测量过程中power项变化量，利用所述power项变化量计算得到Z向刚体位移Tz，包括：
将变形镜系统搬移至平面干涉仪调整台上，改变调整台位置，使平面干涉仪显示器出现清晰、对比度高的干涉图，稳定第一预设时间；
初始工况下，测量所述光学元件上平环面倾斜量，得到LENS_Rx1和LENS_Ry1；
初始工况下，测量所述支撑结构上平环面倾斜量，得到CELL_Rx1和CELL_Ry1；
调整驱动参数，实现预定行程内的像质补偿，待稳定后，测量所述光学元件上平环面倾斜量，得到LENS_Rx2和LENS_Ry2；
调整驱动参数，实现一定行程内的像质补偿，待稳定后，测量支撑结构上平环面倾斜量，得到CELL_Rx2和CELL_Ry2；
计算得到初始状态和驱动状态下光学元件与支撑结构平面之间倾斜量差值Rx1、Rx2、Ry1和Ry2；
计算得到补偿引入的刚体位移值Rx和Ry，其中，LENS_Rx2为驱动工况下光学元件绕x倾斜量,；CELL_Rx2为驱动工况下支撑结构绕x倾斜量；LENS_Ry2为驱动工况下光学元件绕y倾斜量；CELL_Ry2为驱动工况下支撑结构绕y倾斜量。
可选地，所述Z向刚体位移测试，包括：
将变形镜系统放置于球面干涉仪调整台上，改变调整台位置，使球面干涉仪显示器出现清晰、对比度高的干涉图，稳定第一预设时间；
测量初始状态下光学元件上表面球面面形数据，此状态下驱动器不工作，采用预设组数平均方式测得球面面形数据zernike系数值，提取power项；
调整驱动器参数，使变形镜系统支撑结构产生变形以使得光学元件产生变形，稳定第二预设时间；
测试驱动状态下的光学元件上表面球面面形数据，此状态驱动器一直处于驱动状态，采用预设次数平均方式测得球面面形数据zernike系数值，提取驱动状态下的power项数据；
将两次测量结果作差，得到像质补偿过程中引入的power变化量；
根据所述power变化量计算得到z向刚体位移Tz。
可选地，所述方法还包括：
对球面干涉仪进行稳定性及重复性测试，具体为：
将变形镜系统放置于球面干涉仪调整台上，改变调整台的位置，使球面干涉仪显示器出现清晰、对比度高的干涉图，稳定预设时间；
设置球面干涉仪参数，采用预设次数平均测量变形镜系统光学元件上表面球面面形；
测得预设组数变形镜光学元件上表面球面的面形数据，进行数据处理，得到球面干涉仪测量稳定性及重复性精度。
可选地，所述方法还包括：
对平面干涉仪进行稳定性及重复性测试，具体为：
将变形镜系统放置于平面干涉仪调整台上，改变调整台的位置，使平面干涉仪显示器出现清晰、对比度高的干涉图，稳定第一预设时间；
设置平面干涉仪参数，采用预设次数平均测量变形镜系统光学元件上表面平环面的面形数据；
测得预设组数变形镜光学元件上表面平环面的面形数据，进行数据处理，得到平面干涉仪测量稳定性及重复性精度。
可选地，所述第一预设时间为2小时，第二预设时间为5分钟，所述预设次数为32次，所述预设组数为50组。
本发明的另一个方面是提供一种变形镜系统刚体位移检测装置，其特征在于，所述装置包括：
球面干涉仪标准具、位置传感器、变形镜系统以及球面干涉仪调整台，所述球面干涉仪标准具与所述球面干涉仪调整台平行相对设置，所述变形镜系统位于所述球面干涉标准具及所述球面干涉仪调整台之间，在所述变形镜系统所在平面上设置所述位置传感器，所述变形镜系统的弧度方向朝向所述球面干涉仪调整台。
可选地，所述变形镜系统包括控制系统、驱动系统以及终端执行系统，所述控制系统与所述驱动系统连接，所述驱动系统与所述终端执行系统连接，所述终端执行系统包括光学元件以及用于支撑所述光学元件的支撑结构。
可选地，所述光学元件的上表面具有球面和第一平环面，所述支撑结构的上表面具有第二平环面。
可选地，所述光学元件设有四个特征点。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明提出一种变形镜系统高精度刚体位移检测方法及装置，完全测得变形镜补偿像差过程中引入的刚体位移量，为控制策略提供一定的测试基础，使变形镜系统满足指标要求。
附图说明
图1-a是本发明实施例中一种变形镜系统高精度刚体位移检测方法的流程图；
图1-b为本发明实施例中一种变形镜系统高精度刚体位移检测装置的变形镜系统正等轴测图；
图2为本发明实施例中一种变形镜系统高精度刚体位移检测装置的XY向位移传感器测试装置分布图；
图3为本发明实施例中一种变形镜系统高精度刚体位移检测装置的Z向刚体位移测试装置分布图；
图4为本发明实施例中一种变形镜系统高精度刚体位移检测装置的倾斜刚体位移测试装置分布图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以，除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1-a所示，本发明的一个方面是提供一种变形镜系统刚体位移检测方法，包括：
S101、将变形镜系统放置于球面干涉仪六自由度调整台上，调节调整台的位置，使所述变形镜系统与所述球面干涉仪标准具共焦点，得到变形镜系统初始情况下上表面球面面形数据zernike系数值；
S102、所述变形镜系统通电驱动驱动装置使支撑结构产生变形，使得光学元件产生一定的像差，利用所述球面干涉仪得到此时上表面球面面形数据zernike系数值；
S103、提取两次得到的zernike系数值，得到两次测量过程中power项变化量，利用power项变化量计算得到Z向刚体位移Tz；
S104、将所述变形镜系统移置平面干涉仪调整台上，调整六自由度调整台位置，使平面干涉仪能够同时检测光学元件上表面平环面面形和支撑结构上表面平环面面形，测得未驱动工况下光学元件上表面平环面倾斜量Rx1和Ry1以及测得支撑结构平环面，利用位移传感器测量特征点的位移；
S105、利用第一对应关系得到变形镜系统光学元件上表面的面形变化、特征点位移与刚体位移之间的第二对应关系计算得到所有刚体位移。
可选地，提取两次得到的zernike系数值，得到两次测量过程中power项变化量，利用power项变化量计算得到Z向刚体位移Tz，包括：
将变形镜系统搬移至平面干涉仪调整台上，改变调整台位置，使平面干涉仪显示器出现清晰、对比度高的干涉图，稳定第一预设时间；
初始工况下，测量所述光学元件上平环面倾斜量，得到LENS_Rx1和LENS_Ry1；
初始工况下，测量所述支撑结构上平环面倾斜量，得到CELL_Rx1和CELL_Ry1；
调整驱动参数，实现预定行程内的像质补偿，待稳定后，测量所述光学元件上平环面倾斜量，得到LENS_Rx2和LENS_Ry2；
调整驱动参数，实现一定行程内的像质补偿，待稳定后，测量支撑结构上平环面倾斜量，得到CELL_Rx2和CELL_Ry2；
计算得到初始状态和驱动状态下光学元件与支撑结构平面之间倾斜量差值Rx1、Rx2、Ry1和Ry2；
计算得到补偿引入的刚体位移值Rx和Ry，其中，LENS_Rx2为驱动工况下光学元件绕x倾斜量,；CELL_Rx2为驱动工况下支撑结构绕x倾斜量；LENS_Ry2为驱动工况下光学元件绕y倾斜量；CELL_Ry2为驱动工况下支撑结构绕y倾斜量。
可选地，所述Z向刚体位移测试，包括：
将变形镜系统放置于球面干涉仪调整台上，改变调整台位置，使球面干涉仪显示器出现清晰、对比度高的干涉图，稳定第一预设时间；
测量初始状态下光学元件上表面球面面形形据，此状态下驱动器不工作，采用预设组数平均方式测得球面面形数据zernike系数值，提取power项；
调整驱动器参数，使变形镜系统支撑结构产生变形以使得光学元件产生变形，稳定第二预设时间；
测试驱动状态下的光学元件上表面球面面形数据，此状态驱动器一直处于驱动状态，采用预设次数平均方式测得球面面形数据zernike系数值，提取驱动状态下的power项数据；
将两次测量结果作差，得到像质补偿过程中引入的power变化量；
根据所述power变化量计算得到z向刚体位移Tz。
可选地，所述方法还包括：
对球面干涉仪进行稳定性及重复性测试，具体为：
将变形镜系统放置于球面干涉仪调整台上，改变调整台位置，使球面干涉仪显示器出现清晰、对比度高的干涉图，稳定预设时间；
设置球面干涉仪参数，采用预设次数平均测量变形镜系统光学元件上表面球面面形；
测得预设组数变形镜光学元件上表面球面的面形数据，进行数据处理，得到球面干涉仪测量稳定性及重复性精度。
可选地，所述方法还包括：
对平面干涉仪进行稳定性及重复性测试，具体为：
将变形镜系统放置于平面干涉仪调整台上，改变调整台位置，使平面干涉仪显示器出现清晰、对比度高的干涉图，稳定第一预设时间；
设置平面干涉仪参数，采用预设次数平均测量变形镜系统光学元件上表面平环面的面形数据；
测得预设组数变形镜光学元件上表面平环面的面形数据，进行数据处理，得到平面干涉仪测量稳定性及重复性精度。
可选地，所述第一预设时间为2小时，第二预设时间为5分钟，所述预设次数为32次，所述预设组数为50组。
本发明实施例中的一种变形镜系统高精度刚体位移检测方法中，其中变形镜系统一般有控制系统、驱动系统、终端执行系统。其中终端执行系统包括光学元件及支撑结构，要求光学元件上表面由球面和平环面组成，同时支撑结构上表面同样加工平环面，并保证两个平环面在平面干涉仪下能同时测量。同时在终端执行系统中光学元件上选择四个特征点，该特征点理论上在主动补偿过程中不发生位移及形变，利用位移传感器检测特征点位移数据。该检测方法检测步骤如下：
S1、搭建变形镜系统，使其能够产生主动变形，固定好相关的硬件及设施，确定供电稳定及测试环境稳定；
S2、将变形镜系统放置于球面干涉仪六自由度调整台上，调节调整台位置，使其与干涉仪标准具共焦点，得到变形镜系统初始情况下上表面球面面形数据，即zernike系数值；
S3、变形镜系统通电，驱动驱动装置使支撑结构产生一定的变形，进而导致光学元件产生一定的像差，利用球面干涉仪得到此时上表面球面面形zernike系数值；
S4、提取两次得到的zernike系数值，得到两次测量过程中power项变化量。利用公式计算得到Z向刚体位移Tz；
S5、将变形镜系统移置平面干涉仪调整台上，调整六自由度调整台位置，使平面干涉仪能够同时检测光学元件上表面平环面面形和支撑结构上表面平环面面形，测得未驱动工况下光学元件上表面平环面倾斜量Rx1和Ry1，同时测得支撑结构平环面。
S6、在测量平环面面形的同时，利用位移传感器测量特征点的位移；
S7、利用数学关系得到变形镜系统光学元件上表面的面形变化、特征点位移与刚体位移之间的计算公式，完成所有刚体位移的计算。
下面对于具体的计算过程进行如下介绍：
其中未驱动工况(初始工况)下测量参数Rx1和Ry1：
LENS_Rx1为未驱动工况下光学元件绕x倾斜量,；CELL_Rx1为未驱动工况下支撑结构绕x倾斜量；LENS_Ry1为未驱动工况下光学元件绕y倾斜量；CELL_Ry1为未驱动工况下支撑结构绕y倾斜量；
RX1＝LENS_Rx1-CELL_Rx1 (2)
RY1＝LENS_Ry1-CELL_Ry1 (3)
驱动工况(补偿工况)下测量参数Rx2和Ry2：
LENS_Rx2为驱动工况下光学元件绕x倾斜量；CELL_Rx2为驱动工况下支撑结构绕x倾斜量；LENS_Ry2为驱动工况下光学元件绕y倾斜量；CELL_Ry2为驱动工况下支撑结构绕y倾斜量；
RX2＝LENS_Rx2-CELL_Rx2 (4)
RY2＝LENS_Ry2-CELL_Ry2 (5)
刚体位移计算公式Tx、Ty、Rx、Ry：
Dx为位移传感器测得x向位移，Dy为位移传感器测得y向位移。Rx为补偿引入的绕x刚体位移倾斜量；Ry为补偿引入的绕y刚体位移倾斜量；Tx为刚体位移沿x向平移量；Ty为刚体位移沿Y向平移量；Zi为光学元件球面顶点坐标系下光学元件平环面轴向坐标值。
RX＝RX2-RX1(6)
RY＝RY2-RY1(7)
DX＝TX-ZiRY(8)
DY＝TY-ZiRX(9)
下面结合附图1-b至4进一步说明本发明提供的一种变形镜系统刚体位移检测方法。
如图1-b至4所示，本发明的变形镜系统高精度刚体位移检测方法主要使用装置为变形镜系统、球面干涉仪、平面干涉仪及位移传感器。
变形镜系统主要包含光学元件、支撑结构、驱动器、气动控制平台、位移传感器，光学元件上表面同时有球面1和平面结构2，变形镜系统在主动补偿过程中存在理论上的静止点，即特征点10，该点在补偿过程中理论上认为不随着补偿行程的变化而产生刚体位移。具体的刚体位移检测过程如下:
1、实验环境需在洁净室中进行，保持洁净室内温度、洁净度、湿度、气压等环境稳定。
2、球面干涉仪6稳定性及重复性测试
a、将变形镜系统放置于球面干涉仪调整台7上，改变调整台7位置，使球面干涉仪显示器出现清晰、对比度高的干涉图，稳定2小时。
b、设置球面干涉仪6参数，采用32次平均测量变形镜系统光学元件上表面球面1面形。
c、测得50组变形镜光学元件上表面球面1面形数据，进行数据处理，得到球面干涉仪测量稳定性及重复性精度。
3、平面干涉仪稳定性及重复性测试：
a、将变形镜系统放置于平面干涉仪调整台9上，改变调整台9位置，使平面干涉仪8显示器出现清晰、对比度高的干涉图，稳定2小时。
b、设置平面干涉仪8参数，采用32次平均测量变形镜系统光学元件上表面平环面2面形
c、测得50组变形镜光学元件上表面平环面2面面形数据，进行数据处理，得到平面干涉仪测量8稳定性及重复性精度。
4、Z向刚体位移测试：
a、将变形镜系统放置于球面干涉仪调整台7上，改变调整台7位置，使球面干涉仪6显示器出现清晰、对比度高的干涉图，稳定2小时。
b、测量初始状态下光学元件上表面球面1面形数据，此状态下驱动器不工作，采用32次平均方式测得球面面形数据zernike系数值，提取power项。
c、调整驱动器参数，使变形镜系统支撑结构产生一定的变形，进而使光学元件产生一定的变形，稳定5分钟。
d、测试驱动状态下的光学元件上表面球面1面形数据，此状态驱动器一直处于驱动状态，采用32次平均方式测得球面面形数据zernike系数值，提取驱动状态下的power项数据。
e、将两次测量结果作差，得到像质补偿过程中引入的power变化量
f、根据公式(1)计算得到z向刚体位移Tz
5、倾斜Rx和Ry刚体位移测试
a、将变形镜系统搬移至平面干涉仪调整台9上，改变调整台9位置，使平面干涉仪8显示器出现清晰、对比度高的干涉图，稳定2小时；
b、初始工况下，测量光学元件上平环面2倾斜量，得到LENS_Rx1和LENS_Ry1；
c、初始工况下，测量支撑结构上平环面3倾斜量，得到CELL_Rx1和CELL_Ry1；
d、调整驱动参数，实现一定行程内的像质补偿，待稳定后，测量光学元件上平环面2倾斜量，得到LENS_Rx2和LENS_Ry2；
e、调整驱动参数，实现一定行程内的像质补偿，待稳定后，测量支撑结构上平环面3倾斜量，得到CELL_Rx2和CELL_Ry2；
f、利用公式(2)-(5)计算得到初始状态和驱动状态下光学元件与支撑结构平面之间倾斜量差值Rx1、Rx2、Ry1和Ry2；
g、利用公式(6)-(7)计算得到补偿引入的刚体位移值Rx和Ry；
6、平移Tx和Ty刚体位移测试
a、在前面倾斜Rx和Ry刚体位移测试过程中，位移传感器5实时测试光学元件特征点10的位移变化，进而得到像质补偿过程中引入的光学元件平面上位移变化量Dx和Dy。
b、利用公式(8)-(9)计算得到像质补偿过程中实时引入的刚体位移平移量Tx和Ty。
通过上述测量方式即可得到变形镜系统在像质补偿过程中，实时引入的刚体位移Rx、Ry、Tx、Ty和Tz。
本发明提出一种变形镜系统高精度刚体位移检测方法。刚体位移主要分为平移量Tx、Ty、Tz和旋转倾斜量Rx、Ry、Rz，由于变形镜系统结构特征限制，无法产生Rz，所以忽略Rz的测试，只针对三个平移两个旋转进行测量。利用球面干涉仪测试刚体位移中的轴向刚体位移Tz，利用平面干涉仪检测光学元件平环面和支撑结构平环面倾斜量差值变化来计算像质补偿过程中引入的刚体位移倾斜量；平面干涉仪检测的同时利用高精度位移传感器检测光学元件表面特征点的位移量，该特征点在理论是静止的，利用刚体位移与特征点位移之间的关系拟合计算得到光学元件的刚体位移平移量Tx、Ty；进而完成变形镜系统像质补偿过程中引入的所有刚体位移误差。具体检测过程如下：首先，利用球面干涉仪测量变形镜系统光学元件上表面zernike系数项，通过zernike系数值、power项与Z向位移之间关系计算得到变形镜系统沿Z向的刚体位移。然后利用平面干涉仪测量光学元件上平面与支撑结构上平面的倾斜量，通过两个倾斜量的差值变化得到光学元件相对支撑结构的刚体位移倾斜量变化，包括绕X轴倾斜量和绕Y轴倾斜量。测量倾斜量的同时利用位移传感器测量光学元件侧圆柱面上特征点的位移Dx、Dy。通过相关的关系式分离得到光学元件X、Y向平移刚体位移Tx、Ty。这样完全测得变形镜补偿像差过程中引入的刚体位移量，为控制策略提供一定的测试基础，使变形镜系统满足指标要求。
1、光学元件上表面球面，2、光学元件上表面平面，3、支撑结构平面，4、位移传感器底座，5、位移传感器，6、球面干涉仪标准具，7、球面干涉仪六自由度调整台，8、平面干涉仪标准具，9、平面干涉仪六自由度调整台，10、特征点。
结合图1-b至4所示，本发明的另一个方面是提供一种变形镜系统刚体位移检测装置，其特征在于，所述装置包括：
球面干涉仪标准具6、位置传感器5、变形镜系统(图中未示出)以及球面干涉仪调整台9，所述球面干涉仪标准具与所述球面干涉仪调整台平行相对设置，所述变形镜系统位于所述球面干涉标准具及所述球面干涉仪调整台之间，在所述变形镜系统所在平面上设置所述位置传感器，所述变形镜系统的弧度方向朝向所述球面干涉仪调整台。
可选地，所述变形镜系统包括控制系统、驱动系统以及终端执行系统，所述控制系统与所述驱动系统连接，所述驱动系统与所述终端执行系统连接，所述终端执行系统包括光学元件以及用于支撑所述光学元件的支撑结构。
可选地，所述光学元件的上表面具有球面和第一平环面，所述支撑结构的上表面具有第二平环面。
可选地，所述光学元件设有四个特征点。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上对本发明所提供的一种变形镜系统刚体位移检测方法及装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种变形镜系统刚体位移检测方法，其特征在于，包括：
将变形镜系统放置于球面干涉仪六自由度调整台上，调节所述调整台的位置，使所述变形镜系统与所述球面干涉仪标准具共焦点，得到变形镜系统初始情况下上表面球面面形数据zernike系数值；
所述变形镜系统通电驱动驱动装置使支撑结构产生变形，使得光学元件产生一定的像差，利用所述球面干涉仪得到此时上表面球面面形数据zernike系数值；
提取两次得到的zernike系数值，得到两次测量过程中power项变化量，利用所述power项变化量计算得到Z向刚体位移Tz；
将所述变形镜系统移置平面干涉仪调整台上，调整六自由度调整台位置，使平面干涉仪能够同时检测光学元件上表面平环面面形和支撑结构上表面平环面面形，测得未驱动工况下光学元件上表面平环面倾斜量Rx1和Ry1以及测得支撑结构平环面，利用位移传感器测量特征点的位移；
利用第一对应关系得到变形镜系统光学元件上表面的面形变化、特征点位移与刚体位移之间的第二对应关系计算得到所有刚体位移。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取两次得到的zernike系数值，得到两次测量过程中power项变化量，利用所述power项变化量计算得到Z向刚体位移Tz，包括：
将变形镜系统搬移至平面干涉仪调整台上，改变调整台位置，使平面干涉仪显示器出现清晰、对比度高的干涉图，稳定第一预设时间；
初始工况下，测量所述光学元件上平环面倾斜量，得到LENS_Rx1和LENS_Ry1；
初始工况下，测量所述支撑结构上平环面倾斜量，得到CELL_Rx1和CELL_Ry1；
调整驱动参数，实现预定行程内的像质补偿，待稳定后，测量所述光学元件上平环面倾斜量，得到LENS_Rx2和LENS_Ry2；
调整驱动参数，实现一定行程内的像质补偿，待稳定后，测量支撑结构上平环面倾斜量，得到CELL_Rx2和CELL_Ry2；
计算得到初始状态和驱动状态下光学元件与支撑结构平面之间倾斜量差值Rx1、Rx2、Ry1和Ry2；
计算得到补偿引入的刚体位移值Rx和Ry，其中，LENS_Rx2为驱动工况下光学元件绕x倾斜量,；CELL_Rx2为驱动工况下支撑结构绕x倾斜量；LENS_Ry2为驱动工况下光学元件绕y倾斜量；CELL_Ry2为驱动工况下支撑结构绕y倾斜量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述Z向刚体位移测试，包括：
将变形镜系统放置于球面干涉仪调整台上，改变调整台位置，使球面干涉仪显示器出现清晰、对比度高的干涉图，稳定第一预设时间；
测量初始状态下光学元件上表面球面面形数据，此状态下驱动器不工作，采用预设组数平均方式测得球面面形数据zernike系数值，提取power项；
调整驱动器参数，使变形镜系统支撑结构产生变形以使得光学元件产生变形，稳定第二预设时间；
测试驱动状态下的光学元件上表面球面面形数据，此状态驱动器一直处于驱动状态，采用预设次数平均方式测得球面面形数据zernike系数值，提取驱动状态下的power项数据；
将两次测量结果作差，得到像质补偿过程中引入的power变化量；
根据所述power变化量计算得到z向刚体位移Tz。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对球面干涉仪进行稳定性及重复性测试，具体为：
将变形镜系统放置于球面干涉仪调整台上，改变调整台位置，使球面干涉仪显示器出现清晰、对比度高的干涉图，稳定预设时间；
设置球面干涉仪参数，采用预设次数平均测量变形镜系统光学元件上表面球面面形；
测得预设组数变形镜光学元件上表面球面的面形数据，进行数据处理，得到球面干涉仪测量稳定性及重复性精度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对平面干涉仪进行稳定性及重复性测试，具体为：
将变形镜系统放置于平面干涉仪调整台上，改变调整台位置，使平面干涉仪显示器出现清晰、对比度高的干涉图，稳定第一预设时间；
设置平面干涉仪参数，采用预设次数平均测量变形镜系统光学元件上表面平环面的面形数据；
测得预设组数变形镜光学元件上表面平环面的面形数据，进行数据处理，得到平面干涉仪测量稳定性及重复性精度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一预设时间为2小时，第二预设时间为5分钟，所述预设次数为32次，所述预设组数为50组。
7.一种变形镜系统刚体位移检测装置，其特征在于，所述装置包括：
球面干涉仪标准具、位置传感器、变形镜系统以及球面干涉仪调整台，所述球面干涉仪标准具与所述球面干涉仪调整台平行相对设置，所述变形镜系统位于所述球面干涉标准具及所述球面干涉仪调整台之间，在所述变形镜系统所在平面上设置所述位置传感器，所述变形镜系统的弧度方向朝向所述球面干涉仪调整台。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述变形镜系统包括控制系统、驱动系统以及终端执行系统，所述控制系统与所述驱动系统连接，所述驱动系统与所述终端执行系统连接，所述终端执行系统包括光学元件以及用于支撑所述光学元件的支撑结构。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述光学元件的上表面具有球面和第一平环面，所述支撑结构的上表面具有第二平环面。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述光学元件设有四个特征点。
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