CN117571257A - 一种光学镜头检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种光学镜头检测装置及检测方法。装置包括：投影光机、光路反射模块、成像模块和控制模块，投影光机、光路反射模块和成像模块均与控制模块连接；待测光学镜头设置于投影光机的出光侧，投影光机输出的图像光束经过待测光学镜头透射后传输至光路反射模块，经过光路反射模块反射后入射至成像模块，在成像模块的成像面成像；其中，光路反射模块的反射面角度可调节，控制模块用于检测成像模块的成像清晰度，并在成像清晰度达不到预设条件时调节光路反射模块的反射面角度。本发明的技术方案，通过调节光路反射模块的反射面角度获得清晰成像，实现了通过简单操作获得高分辨率和高精度成像的目的，提高了对光学镜头检测的效率。

Description

一种光学镜头检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种光学镜头检测装置及检测方法。

背景技术

随着微电子芯片技术的迅速发展，对高分辨率光刻镜头的需求也越来越大。由于反射式光学系统可以减少像差和色差等光学畸变，提高了光学系统的分辨率和精度，因此，反射式光学系统技术在不断地创新和发展。

目前反射式光学系统大多由多个球面反射镜构成，光束经过多次反射或者透射获得光学成像，但存在的问题是，检测光学镜头成像会对光源的位置和大小有要求，并且制作工艺复杂，调节过程难度大。

发明内容

本发明实施例提供了一种光学镜头检测装置及检测方法，实现了通过简单调节光路反射模块的反射面角度，实现了获得高分辨率和高精度成像的目的，进而提高了对光学镜头检测的效率。在成像清晰度达不到预设条件时，控制模块可自动调节所述光路反射模块的反射面角度，节省了人力资源。并且该装置结构简单，制作工艺简单，降低了制作成本。

根据本发明的一方面，提供了一种光学镜头检测装置，包括：

投影光机、光路反射模块、成像模块和控制模块，所述投影光机、所述光路反射模块和所述成像模块均与所述控制模块连接；

待测光学镜头设置于所述投影光机的出光侧，所述投影光机输出的图像光束经过所述待测光学镜头透射后传输至所述光路反射模块，经过所述光路反射模块反射后入射至所述成像模块，在所述成像模块的成像面成像；

其中，所述光路反射模块的反射面角度可调节，所述控制模块用于检测所述成像模块的成像清晰度，并在成像清晰度达不到预设条件时调节所述光路反射模块的反射面角度。

可选的，所述控制模块还用于多次检测所述成像模块的成像清晰度和调节所述光路反射模块的反射面角度，直至成像清晰度达到预设条件。

可选的，所述光路反射模块包括45°反射镜；

所述投影光机与所述待测光学镜头共光轴设置，所述45°反射镜的反射面与所述光轴的夹角为45°，所述45°反射镜的反射面与所述成像模块的成像面的夹角为45°。

可选的，所述光路反射模块包括至少两个机械旋钮，所述机械旋钮用于调整所述45°反射镜与所述光轴的夹角。

可选的，所述控制模块还用于编码控制所述投影光机输出图像光束，所述图像光束经过所述待测光学镜头投射出像元大小为微米量级的二维码图像。

可选的，所述成像模块包括工业相机或胶片。

可选的，所述控制模块包括计算机。

可选的，光学镜头检测装置还包括壳体，所述投影光机、所述待测光学镜头和所述光路反射模块位于所述壳体一端，所述成像模块位于所述壳体另一端。

根据本发明的另一方面，提供了一种光学镜头检测方法，包括：

控制模块控制投影光机输出图像光束，图像光束经过待测光学镜头透射后传输至光路反射模块，经过所述光路反射模块反射后入射至成像模块，在所述成像模块的成像面成像；

所述控制模块检测所述成像模块的成像清晰度，并在成像清晰度达不到预设条件时调节所述光路反射模块的反射面角度。

可选的，所述控制模块多次检测所述成像模块的成像清晰度和调节所述光路反射模块的反射面角度，直至成像清晰度达到预设条件。

本发明实施例提供的光学镜头检测装置及检测方法，装置包括：投影光机、光路反射模块、成像模块和控制模块，投影光机、光路反射模块和成像模块均与控制模块连接；待测光学镜头设置于投影光机的出光侧，投影光机输出的图像光束经过待测光学镜头透射后传输至光路反射模块，经过光路反射模块反射后入射至成像模块，在成像模块的成像面成像；其中，光路反射模块的反射面角度可调节，控制模块用于检测成像模块的成像清晰度，并在成像清晰度达不到预设条件时调节光路反射模块的反射面角度。通过以上装置，对光路反射模块的反射面角度进行调节，可达到获得高清晰度成像的目的，省去了繁琐的光路调节与光学设计工作，也无需使用图像算法进行成像校正，操作简便，进而提高了对光学镜头检测的效率。在成像清晰度达不到预设条件时，控制模块可自动调节光路反射模块的反射面角度，节省了人力资源。并且该装置结构简单，制作工艺简单，降低了制作成本。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术Schmidt-Cassegrain结构示意图；

图2是现有技术Offner结构示意图；

图3是现有技术Schwarzchild结构示意图；

图4是现有技术Four-mirror结构示意图。

图5是根据本发明实施例提供的一种光学镜头检测装置的装置示意图；

图6是根据本发明实施例提供的另一种光学镜头检测装置的结构示意图；

图7是根据本发明实施例提供的一种光学镜头检测方法的流程图。

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。

需要说明的是，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”等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，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。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。

目前存在的高分辨率光刻镜头反射结构主要有：Schmidt-Cassegrain结构、Offner分光系统、Schwarzchild结构和Four-Mirror结构等。如图1所示，图1是现有技术Schmidt-Cassegrain结构示意图，施密特-卡塞格林望远镜(Schmidt-Cassegrain，施密特-卡塞格林)以凸面镜做次镜，将光线反射穿过主镜中心的孔洞，汇聚在主镜后方的焦平面上。如图2所示，图2是现有技术Offner结构示意图，Offner分光系统由两个凹面反射镜和一块凸面光栅构成，且凸面光栅位于光学系统的孔径光阑位置。如图3所示，图3是现有技术Schwarzchild结构示意图，Schwarzschild结构是由两个球面反射镜组成，其中一个镜面是凸的，另一个是凹的。光线经过凸面反射后穿过中心，在凹面处反射，再次穿过中心。这种结构具有对像差和色差的补偿能力，但对制造和调整要求较高。如图4所示，图4是现有技术Four-mirror结构示意图，Four-Mirror结构是由四个球面反射镜组成，每个镜面都弯曲成不同的半径，以使得光线在经过多次反射后能够得到最终的聚焦。

基于上述结构的特征，本发明实施例提供了一种光学镜头检测装置及检测方法，调节过程简单，并且对光源没有限制。

图5是根据本发明实施例提供的一种光学镜头检测装置的装置示意图，本实施例可适用于检测光学镜头成像清晰度以及解像力的情况，使用高分辨率光刻镜头能够实现在微米或甚至纳米级别的精确加工，将芯片设计图案上的微小结构投射到光敏材料上，为实现高分辨率光刻镜头发挥其高精度性能，简易现有光学系统结构，该装置在成像清晰度达不到预设条件时，控制模块可自动调节光路反射模块的反射面角度，以达到获得清晰成像，进一步根据清晰成像可获得镜头的解像力。

如图5所示，该光学镜头检测装置包括：投影光机11、光路反射模块12、成像模块13和控制模块14。投影光机11、光路反射模块12和光路反射模块13均与控制模块14连接。

待测光学镜头设置于投影光机11的出光侧，投影光机11输出的图像光束经过待测光学镜头透射后传输至光路反射模块12，经过光路反射模块12反射后入射至光路反射模块13，在光路反射模块13的成像面成像。

其中，待测光学镜头是人为选定的，任意需要检测成像清晰度的光学镜头。此装置调解成功后，可只更换待测镜头，来检测成像清晰度及解像力，不受内部结构机械振动引起的光路变动影响。

其中，光路反射模块12的反射面角度可调节，控制模块14用于检测光路反射模块13的成像清晰度，并在成像清晰度达不到预设条件时调节光路反射模块12的反射面角度。

具体的，预设条件为根据实际情况设定的，能够接受的成像清晰度的最低值，作为预设条件来检测获得的成像清晰度是否符合要求。进一步的，若成像清晰度没有达到此标准，控制模块14会控制光路反射模块12进行反射面角度调整，来获得清晰度满足要求的成像。同时，也可以通过对反射面角度的调整，对图像进行角度校正。

本发明实施例提供的光学镜头检测装置，通过对光路反射模块的反射面角度调节，即可达到获得高清晰度成像的目的，省去了繁琐的光路调节与光学设计工作，也无需使用图像算法进行成像校正，操作简便，进而提高了对光学镜头检测的效率。在成像清晰度达不到预设条件时，控制模块可自动调节光路反射模块的反射面角度，节省了人力资源。并且该装置结构简单，制作工艺简单，降低了制作成本。

可选的，控制模块14还用于多次检测光路反射模块13的成像清晰度和调节光路反射模块12的反射面角度，直至成像清晰度达到预设条件。

具体的，当光路反射模块13上呈现的成像清晰度达不到预设条件，控制模块14会控制光路反射模块12进行反射面角度调整，再返回光路反射模块13观测成像清晰度，若仍未达到要求，控制模块14会再次控制光路反射模块12进行反射面角度调整，以上过程进行重复操作，直至成像清晰度达到预设条件，进一步的，可以根据清晰成像获取镜头的解像力，即对物体的分辨能力。

可选的，控制模块14还用于编码控制投影光机11输出图像光束，图像光束经过待测光学镜头投射出像元大小为微米量级的二维码图像。

可选的，光路反射模块13包括工业相机或胶片。

具体的，获得的图像可通过控制模块14控制，编码控制投影光机11的输出图像光束，经过待测光学镜头，再由光路反射模块12反射到光路反射模块13，最终能够呈现出想要得到的图像。其中可以将图像反射到工业相机或者胶片上。示例性的，若想要获得二维码图像，编码控制投影光机11输出二维码图像光束，经过待测光学镜头，再由光路反射模块12反射到光路反射模块13，光路反射模块13可以选择柯达胶片呈现最终成像，例如选择KODAK2448型号胶片，有较高的分辨率，线对数高达1130lp/mm，相当于424nm，纳米级别的像素能够清晰的实时的显现成像的每个细节，将得到的曝光的胶片进行冲洗，置于显微镜下观测二维码图像清晰效果，可以通过四周与中间的清晰度对比检测相面平整度。

可选的，控制模块14包括计算机。

具体的，可以由计算机检测光路反射模块13的成像清晰度，并在成像清晰度达不到预设条件时调节光路反射模块12的反射面角度。同样的，计算机也可以编码控制投影光机11输出图像光束，图像光束经过待测光学镜头投射出高清晰度成像。

图6是根据本发明实施例提供的另一种光学镜头检测装置的结构示意图，该光学镜头检测装置包括：投影光机21，待测光学镜头22，45°反射镜23，机械旋钮24，成像模块25。其中，投影光机21与待测光学镜头22共光轴设置，45°反射镜23的反射面与光轴的夹角为45°，45°反射镜23的反射面与成像模块25的成像面的夹角为45°。

具体的，投影光机21与待测光学镜头22共光轴设置，是为了最终抵消指向角的偏差，使光束以需要的方向传播。在待测光学镜头22放置一套具备高反射、高精度的反射镜，并且通过光路计算与机械结构的精密固定，使反射镜片与光路成45°倾斜角，确保将经过待测光学镜头22出射的图像在不改变像质的情况下反射90°，最终使光束准确地在成像模块25成像。

光路反射模块包括至少两个机械旋钮24，机械旋钮24用于调整45°反射镜23与光轴的夹角。

具体的，当成像清晰度没有达到预设要求，可以通过控制模块控制光路反射模块进行反射面角度调整，来获得清晰度满足要求的成像，也可以通过手动调节光路反射模块的机械旋钮24，调节反射面角度，来获得清晰度达到预设要求的成像。

本发明实施例提供的光学镜头检测装置，投影光机21出射图像光线经过待测光学镜头22，到达45°反射镜23，图像光束经过45°反射镜23反射到成像模块25，准确的在成像模块25的成像面呈现出图像，便于检察人员观测成像的清晰度、平整度以及图像偏转度，将检测结果与预设条件进行对比，若不符合要求，控制模块调节或者手动调节45°反射镜23的反射面角度，以达到符合要求的成像。由于该装置结构简单，通过高精度机械旋钮24来调节成像面的水平和俯仰，抵消指向角的偏差，再借助高分辨率胶片观测成像清晰效果，操作简便，能够实时的观测成像效果，及时的发现问题，对光路进行调节，提高了检测效率。

可选的，光学镜头检测装置还包括壳体，投影光机21、待测光学镜头22和45°反射镜23位于壳体一端，成像模块25位于壳体另一端。

图7是根据本发明实施例提供的一种光学镜头检测方法的流程图，该方法可以由光学镜头检测装置来执行，该光学镜头检测装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，本发明实施例对此不进行限制。参考图3，该光学镜头检测方法包括：

S310、控制模块控制投影光机输出图像光束。

S320、图像光束经过待测光学镜头透射后传输至光路反射模块。

S330、经过光路反射模块反射后入射至成像模块。

S340、在成像模块的成像面成像。

本发明实施例提供的光学镜头检测方法，通过控制模块控制投影光机输出图像光束，图像光束经过待测光学镜头透射后传输至光路反射模块，经过光路反射模块反射后入射至成像模块，在成像模块的成像面成像。通过以上方法，对光路反射模块的反射面角度调节，即可达到获得高清晰度成像的目的，省去了繁琐的光路调节与光学设计工作，也无需使用图像算法进行成像校正，操作简便，进而提高了对光学镜头检测的效率。在成像清晰度达不到预设条件时，控制模块可自动调节光路反射模块的反射面角度，节省了人力资源。并且该装置结构简单，制作工艺简单，降低了制作成本。

可选的，控制模块多次检测成像模块的成像清晰度和调节光路反射模块的反射面角度，直至成像清晰度达到预设条件。

可选的，投影光机与待测光学镜头共光轴设置，45°反射镜的反射面与光轴的夹角为45°，45°反射镜的反射面与成像模块的成像面的夹角为45°。

可选的，光路反射模块包括至少两个机械旋钮，机械旋钮用于调整45°反射镜与光轴的夹角。

可选的，控制模块还用于编码控制投影光机输出图像光束，图像光束经过待测光学镜头投射出像元大小为微米量级的二维码图像。

可选的，成像模块包括工业相机或胶片。

可选的，控制模块包括计算机。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学镜头检测装置，其特征在于，包括投影光机、光路反射模块、成像模块和控制模块，所述投影光机、所述光路反射模块和所述成像模块均与所述控制模块连接；

待测光学镜头设置于所述投影光机的出光侧，所述投影光机输出的图像光束经过所述待测光学镜头透射后传输至所述光路反射模块，经过所述光路反射模块反射后入射至所述成像模块，在所述成像模块的成像面成像；

其中，所述光路反射模块的反射面角度可调节，所述控制模块用于检测所述成像模块的成像清晰度，并在成像清晰度达不到预设条件时调节所述光路反射模块的反射面角度。

2.根据权利要求1所述的光学镜头检测装置，其特征在于，所述控制模块还用于多次检测所述成像模块的成像清晰度和调节所述光路反射模块的反射面角度，直至成像清晰度达到预设条件。

3.根据权利要求1所述的光学镜头检测装置，其特征在于，所述光路反射模块包括45°反射镜；

所述投影光机与所述待测光学镜头共光轴设置，所述45°反射镜的反射面与所述光轴的夹角为45°，所述45°反射镜的反射面与所述成像模块的成像面的夹角为45°。

4.根据权利要求3所述的光学镜头检测装置，其特征在于，所述光路反射模块包括至少两个机械旋钮，所述机械旋钮用于调整所述45°反射镜与所述光轴的夹角。

5.根据权利要求1所述的光学镜头检测装置，其特征在于，所述控制模块还用于编码控制所述投影光机输出图像光束，所述图像光束经过所述待测光学镜头投射出像元大小为微米量级的二维码图像。

6.根据权利要求1所述的光学镜头检测装置，其特征在于，所述成像模块包括工业相机或胶片。

7.根据权利要求1所述的光学镜头检测装置，其特征在于，所述控制模块包括计算机。

8.根据权利要求1所述的光学镜头检测装置，其特征在于，还包括壳体，所述投影光机、所述待测光学镜头和所述光路反射模块位于所述壳体一端，所述成像模块位于所述壳体另一端。

9.一种光学镜头检测方法，其特征在于，由权利要求1～8任一所述的光学镜头检测装置执行，所述光学镜头检测方法包括：

控制模块控制投影光机输出图像光束，图像光束经过待测光学镜头透射后传输至光路反射模块，经过所述光路反射模块反射后入射至成像模块，在所述成像模块的成像面成像；

所述控制模块检测所述成像模块的成像清晰度，并在成像清晰度达不到预设条件时调节所述光路反射模块的反射面角度。

10.根据权利要求9所述的光学镜头检测方法，其特征在于，还包括：

所述控制模块多次检测所述成像模块的成像清晰度和调节所述光路反射模块的反射面角度，直至成像清晰度达到预设条件。