CZ306463B6 - An interferometric device for measurement of shape deviations of optical elements - Google Patents
An interferometric device for measurement of shape deviations of optical elements Download PDFInfo
- Publication number
- CZ306463B6 CZ306463B6 CZ2016-33A CZ201633A CZ306463B6 CZ 306463 B6 CZ306463 B6 CZ 306463B6 CZ 201633 A CZ201633 A CZ 201633A CZ 306463 B6 CZ306463 B6 CZ 306463B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- radiation
- branch
- measured
- detector
- radiation detector
- Prior art date
Links
Landscapes
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Interferometrické zařízení pro měření odchylek tvaru optických prvkůInterferometric device for measuring deviations in the shape of optical elements
Oblast technikyField of technology
Vynález se týká interferometrického zařízení pro měření odchylek tvaru optických prvků, které obsahuje zdroj záření napojený na interferometr a opatřený detektorem záření, přičemž zařízení dále obsahuje řídicí a vyhodnocovací systém, přičemž zdrojem záření je laserový zdroj záření s výstupním zářením o alespoň dvou odlišných vlnových délkách.The invention relates to an interferometric device for measuring deviations in the shape of optical elements, comprising a radiation source connected to an interferometer and provided with a radiation detector, the device further comprising a control and evaluation system, the radiation source being a laser radiation source with output radiation of at least two different wavelengths.
Dosavadní stav technikyPrior art
Asférické optické elementy nacházejí uplatnění ve stále větší míře při konstrukci pokročilých optických soustav. Požadavky na přesnost těchto asférických optických prvků jsou velmi vysoké. Optické plochy asférických optických prvků musí být vyrobeny s přesností, která často dosahuje zlomků vlnové délky světla použitého při činnosti optických soustav s těmito asférickými optickými prvky. Přesné měření takových přesných ploch je problematické vzhledem k faktu, že každý element, tj. každý asférický optický prvek, je unikátní podle způsobu svého použití a nelze tedy vytvořit univerzální referenční plochu, která by byla vhodná pro porovnání s měřeným povrchem, jako je tomu např. při měření povrchů sférických optických prvků.Aspherical optical elements are increasingly used in the construction of advanced optical systems. The accuracy requirements of these aspherical optical elements are very high. The optical surfaces of aspherical optical elements must be manufactured with an accuracy that often reaches fractions of the wavelength of light used in the operation of optical systems with these aspherical optical elements. Accurate measurement of such precise surfaces is problematic due to the fact that each element, i.e. each aspherical optical element, is unique according to the way it is used and therefore it is not possible to create a universal reference surface that would be suitable for comparison with the measured surface, such as when measuring the surfaces of spherical optical elements.
Výrobci současných interferometrických systémů aplikují tři rozdílné způsoby pro vyřešení výše popsaného problému.The manufacturers of current interferometric systems apply three different ways to solve the problem described above.
Prvním z nich je složení celkového obrazu měřeného povrchu na základě snímání měřeného povrchu rozděleného na malé oblasti, na kterých ještě nedojde k překročení tzv. Nyquistova vzorkovacího kritéria při použití univerzální sférické reference, tzv. stitching. Tento způsob je extrémně časově náročný a spektrum měřitelných tvarů je silně limitované. Toto řešení klade vyšší nároky na víceosé řízení pohonů.The first of them is the composition of the overall image of the measured surface on the basis of scanning the measured surface divided into small areas, on which the so-called Nyquist sampling criterion is not yet exceeded when using a universal spherical reference, so-called stitching. This method is extremely time consuming and the spectrum of measurable shapes is severely limited. This solution places higher demands on multi-axis drive control.
Druhým způsobem je použití tzv. „řídkých“ senzorů, u kterých je aktivní plocha senzoru výrazně menší, než je plocha vyhrazená jednomu obrazovému elementu, tj. pixelů. Tím dojde ke změně přenosové charakteristiky senzoru a za jistých okolností lze následně odhadnout trend vývoje fáze a podvzorkovanou fázi lze s minimem chybných bodů rozlišit. Řídké senzory jsou však nedostupné ve větších rozlišeních, navíc jsou velmi málo citlivé a metoda s jejich využitím funguje pouze za splnění mnoha předpokladů, což klade vysoké nároky na provedení měření a jeho cenu.The second way is the use of so-called "sparse" sensors, in which the active area of the sensor is significantly smaller than the area reserved for one pixel, ie pixels. This changes the transmission characteristic of the sensor and under certain circumstances it is possible to estimate the trend of the phase development and the subsampled phase can be distinguished with a minimum of error points. However, sparse sensors are not available in higher resolutions, in addition, they are very insensitive and the method with their use works only if many conditions are met, which places high demands on the measurement and its cost.
Třetím způsobem je použití mnoha zdrojů osvětlení, které osvětlují povrch měřeného elementu z nezávislých směrů, přičemž následně se z naměřených dat odpovídajících těmto směrům matematicky složí měřený povrch. Tento způsob je však vysoce komplexní a výpočetně extrémně náročný. V současné době tak trvá jeden výpočetní cyklus i několik hodin.A third way is to use many light sources which illuminate the surface of the measured element from independent directions, whereby the measured surface is mathematically composed of the measured data corresponding to these directions. However, this method is highly complex and extremely computationally demanding. At present, one calculation cycle lasts several hours.
Z CN 102 607 454, CN 104 913 732 a CN 104 913 733 jsou známé profilometry, které měří na principu interferometrie, ale vždy pouze v jednom bodě. Je tedy nutné u nich postupně naskenovat celý povrch měřené plochy, což přináší celou řadu problémů, např. s pohybovými osami atd. Přesnost těchto metod je limitována přesností pohybových skenovacích os. Měření je extrémně dlouhé a jeho čas kvadraticky narůstá s průměrem měřeného vzorku.From CN 102 607 454, CN 104 913 732 and CN 104 913 733, profilometers are known which measure on the principle of interferometry, but always only at one point. It is therefore necessary to gradually scan the entire surface of the measured area, which brings a number of problems, such as with motion axes, etc. The accuracy of these methods is limited by the accuracy of motion scanning axes. The measurement is extremely long and its time increases quadratically with the diameter of the measured sample.
US 9 062 959 (zveřejněná přihláška US 2014/0218750 Al) popisuje zařízení, které vyžaduje posuvnou platformu a používá jako zdroj světla přeladitelný laserový zdroj. US 9 062 959 využívá měření v tzv. cat eye pozici, což u některých optických povrchů, např. velmi dlouhé rádiusy, kdy je CE několik metrů od interferometru, způsobuje, že měření podle US 9 062 959 ani nelze provést. US 9 062 959 dále popisuje krokové posouvání posuvné platformy, postupnéUS 9,062,959 (published application US 2014/0218750 A1) describes a device that requires a sliding platform and uses a tunable laser source as the light source. U.S. Pat. No. 9,062,959 uses measurements in the so-called cat eye position, which in some optical surfaces, e.g. very long radii, when the CE is a few meters from the interferometer, means that measurements according to U.S. Pat. No. 9,062,959 cannot even be performed. U.S. Pat. No. 9,062,959 further describes the stepwise movement of a sliding platform, sequential
- 1 CZ 306463 B6 měření v jednotlivých pozicích (posunutích) a skládání (integrating) těchto dílčích měření do výsledku. US 9 062 959 dále uvádí, že pouze ty interferenční proužky, které lze rozlišit CCD, tj. splňují podmínku kolmého dopadu, lze použít pro měření. To implikuje nutnost posunu měřenou plochou pomocí posuvné platformy a skládání jednotlivých dílčích měření u US 9 062 959.- 1 CZ 306463 B6 measurements in individual positions (displacements) and folding (integrating) of these partial measurements into the result. U.S. Pat. No. 9,062,959 further states that only those interference fringes which can be distinguished by CCD, i.e. satisfy the perpendicular impact condition, can be used for measurement. This implies the need to move the measured area by means of a sliding platform and to compose individual partial measurements in U.S. Pat. No. 9,062,959.
US 8 526 009 (č. zveřejněné přihlášky US 2011 279 823 Al) popisuje metodu s použitím částečně koherentního světla (low cohemce light), pomocí něhož je možné v tomto řešení zjistit rozdíl drah v referenčním a měřicím svazku, ve kterém je rozdíl drah roven nule. K uplatnění této metody však je v řešení podle US 8 526 009 nezbytné použít „piezo“ posuv pro změnu jednoho ramene pro skenování hloubky objektu. V tomto řešení se dále používá optický vychylovací prvek, který má referenční plochu a difrakční mřížku pro separaci vybraných úhlů.U.S. Pat. No. 8,526,009 (U.S. Pat. No. 4,279,823 A1) discloses a method using low cohemce light, by means of which it is possible in this solution to determine the path difference in a reference and measuring beam in which the path difference is equal to zero. However, in order to apply this method, in the solution according to U.S. Pat. No. 8,526,009, it is necessary to use a "piezo" feed to change one arm to scan the depth of the object. In this solution, an optical deflection element having a reference surface and a diffraction grating is further used to separate selected angles.
Cílem vynálezu je odstranit nebo alespoň minimalizovat nevýhody dosavadního stavu techniky.The object of the invention is to eliminate or at least minimize the disadvantages of the prior art.
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Cíle vynálezu je dosaženo interferometrickým zařízením pro měření odchylek tvaru optických prvků, jehož podstata spočívá v tom, že detektor záření je tvořen maticovým obrazovým snímačem pro okamžité získání interferogramu celé plochy měřeného objektu, přičemž řídicí a vyhodnocovací systém obsahuje software a prostředky pro provedení měření při různých vlnových délkách laserového zdroje záření a pro získání a pro vyhodnocení měřené plochy měřeného objektu z alespoň dvou různých interferogramů celé plochy měřeného objektu.The object of the invention is achieved by an interferometric device for measuring deviations in the shape of optical elements, the essence of which consists in a radiation detector consisting of a matrix image sensor for immediate acquisition of an interferogram of the whole area of the measured object. The control and evaluation system comprises software and means for performing measurements at various wavelengths of the laser radiation source and for obtaining and for evaluating the measured area of the measured object from at least two different interferograms of the whole area of the measured object.
Zařízení umožňuje měřit odchylky ploch asférických optických prvků od jejich nominálního tvaru, přičemž vychází z klasických Fizeau nebo z Twymann - Greenova interferometru. Řešení spočívá v konstrukci zařízení pro interferometrická měření se silně rozšířeným rozsahem měření, kdy lze měřit i velké odchylky od referenčního tvaru způsobující podvzorkování detekovaného interferenčního obrazce. Klíčovou podmínkou tohoto řešení je využití informace získané z mnoha měřicích vlnových délek záření. Vhodnou kombinací takových parciálních informací společně s aplikací pokročilých matematických metod modelování a vyhodnocování se získají informace z oblasti přenosové charakteristiky zařízení, která je v případě použití pouze jedné měřicí vlnové délky skryta nebo obtížně uchopitelná. Použitím mnoha vlnových délek světla, které jsou přesně známé, dojde k výraznému zvýšení měřicího rozsahu zařízení. Použitím mnoha vlnových délek lze nejednoznačnost fáze, která je skryta v zrcadlech přenosové charakteristiky pod Nyquistovým limitem, jednoznačně určit a zařízení tak umožňuje pracovat i pod Nyquistovým limitem. V režimu, kdy dochází k podvzorkování interferenčního obrazce způsobenému velkou odchylkou od referenční plochy jsou viditelná zrcadla (aliasy) interferenčních pruhů. Proti místní necitlivosti detektoru záření vůči některým prostorovým frekvencím jsou nasazeny přeladitelné lasery jako laserový zdroj záření, což umožňuje práci na dostatečně vzdálených vlnových délkách záření.The device makes it possible to measure the deviations of the surfaces of aspherical optical elements from their nominal shape, based on the classic Fizeau or Twymann - Green interferometer. The solution consists in the construction of a device for interferometric measurements with a strongly extended measuring range, where it is possible to measure even large deviations from the reference shape causing undersampling of the detected interference pattern. A key condition of this solution is the use of information obtained from many measuring wavelengths of radiation. By a suitable combination of such partial information together with the application of advanced mathematical methods of modeling and evaluation, information is obtained from the area of the transmission characteristic of the device, which is hidden or difficult to grasp if only one measuring wavelength is used. By using many wavelengths of light, which are precisely known, the measuring range of the device is significantly increased. By using many wavelengths, the ambiguity of the phase, which is hidden in the mirrors of the transmission characteristic below the Nyquist limit, can be unambiguously determined and the device thus allows to work even below the Nyquist limit. In the mode where the interference pattern is undersampled due to a large deviation from the reference surface, mirrors (aliases) of the interference fringes are visible. Against the local insensitivity of the radiation detector to certain spatial frequencies, tunable lasers are used as a laser radiation source, which enables work at sufficiently distant wavelengths of radiation.
Objasnění výkresůExplanation of drawings
Vynález je schematicky znázorněn na výkrese, kde ukazuje obr. 1 schéma uspořádání zařízení podle vynálezu obr. 2 detail rozdílů dopadajícího a odraženého záření od měřeného objektu v zařízení podle vynálezu.The invention is schematically illustrated in the drawing, where Fig. 1 shows a diagram of the arrangement of the device according to the invention, Fig. 2 shows a detail of the differences of incident and reflected radiation from the measured object in the device according to the invention.
Příklady uskutečnění vynálezuExamples of embodiments of the invention
Vynález bude popsán na příkladu uskutečnění, ve kterém zařízení obsahuje laserový zdroj 1 záření, přesně vyrobenou a pro účely tohoto zařízení speciálně navrženou a vysoce přesně charakterizovanou (popsanou) optickou soustavu 4, snímací systém 7 s vysokým obrazovým rozlišeThe invention will be described on the basis of an exemplary embodiment in which the device comprises a laser radiation source 1, a precisely manufactured and for the purposes of this device specially designed and highly precisely characterized (described) optical system 4, a high image resolution scanning system 7.
-ΎCZ 306463 B6 ním a řídicí a vyhodnocovací systém 8, tzv. signálové a výpočetní jádro, pro účely tohoto vynálezu vytvořený a realizovaný softwarově.And control and evaluation system 8, the so-called signal and computing core, for the purposes of the present invention created and implemented by software.
Laserový zdroj 1 záření je tvořen buď jedním široce přeladitelným laserem, neboje tvořen dvěma nebo i větším počtem široce přeladitelných laserů nebo je tvořen alespoň dvěma úzce přeladitelnými lasery.The laser radiation source 1 is formed either by one widely tunable laser, or is formed by two or even a plurality of widely tunable lasers or is formed by at least two narrowly tunable lasers.
Široce přeladitelný laser je koherentním laserovým zdrojem, který umožňuje kontrolované nastavit jeho výstupní vlnovou délku v rozsahu alespoň 5 nm. Úzce přeladitelný laser je koherentním laserovým zdrojem, který umožňuje kontrolované nastavit jeho výstupní vlnovou délku v rozsahu do 2,5 nm.The widely tunable laser is a coherent laser source that allows its output wavelength to be adjusted in a range of at least 5 nm. The narrowly tunable laser is a coherent laser source that allows it to control its output wavelength in a range of up to 2.5 nm.
V dalším příkladu provedení je laserový zdroj 1 záření tvořen soustavou laserů s pevně definovanými vzájemně různými vlnovými délkami.In another exemplary embodiment, the laser radiation source 1 is formed by a system of lasers with fixed wavelengths which are fixed to one another.
Laserový zdroj 1 záření je svým výstupem záření napojen na optickou dráhu 2, která vede záření z laserového zdroje 1 záření do optické soustavy 4 interferometru.The laser radiation source 1 is connected by its radiation output to an optical path 2, which conducts the radiation from the laser radiation source 1 to the optical system 4 of the interferometer.
Ve znázorněném příkladu provedení je optická dráha 2 provedena pomocí světlovodů 10, např. pomocí optických vláken. V neznázoměném příkladu provedení je optická dráha 2 provedena jako tzv. free space, tj. přenos záření je realizován bez fyzické přítomnosti přenosových členů, tj. je realizován pouze vzduchem, resp. okolním prostředím v okolí zařízení.In the exemplary embodiment shown, the optical path 2 is designed by means of light guides 10, for example by means of optical fibers. In a non-illustrated exemplary embodiment, the optical path 2 is designed as a so-called free space, i.e. the radiation transmission is realized without the physical presence of the transmission members, i.e. it is realized only by air, resp. the surrounding environment around the device.
V optické dráze 2 záření je nejdříve zařazen měřič 3 vlnové délky záření, který je napojen na dále popsaný řídicí a vyhodnocovací systém 8. Měřic 3 vlnové délky záření vstupujícího do interferometru měří vlnovou délku záření laserového zdroje 1 záření.In the optical path 2 of the radiation, a radiation wavelength meter 3 is first included, which is connected to the control and evaluation system 8 described below. The radiation wavelength meter 3 entering the interferometer measures the wavelength of the radiation of the laser radiation source 1.
Za měřičem 3 vlnové délky záření je v optické dráze 2 zařazen dělič 20 záření do dvou větví, a to do větve RV referenční vlny a větve OV objektové vlny.Behind the radiation wavelength meter 3, a radiation divider 20 is arranged in the optical path 2 into two branches, namely the RV branch of the reference wave and the OV branch of the object wave.
Ve větvi RV referenční vlny je zařazen kompenzátor 9 délky větve, který slouží pro nastavení (zkrácení, prodloužení) optické délky větve RV referenční vlny. Kompenzátor 9 dovoluje „nahrubo“ vyrovnat dráhový rozdíl při šíření záření mezi dvěma rameny interferometru. Kompenzátor 9 buď využívá principu s volným prostorem, kterým se šíří záření, přičemž délka tohoto úseku je ručně či samočinně ovladatelná, nebo kompenzátor 9 využívá principu s přepínatelnými úseky vlnovodu (např. optických vláken) s různou délkou, které umožňují přepínáním skokově zvolit požadovanou délku výsledného optické dráhy.A branch length compensator 9 is included in the branch of the RV reference wave, which serves for setting (shortening, lengthening) the optical length of the branch of the RV reference wave. Compensator 9 makes it possible to "roughly" compensate for the path difference in the propagation of radiation between the two arms of the interferometer. Compensator 9 either uses the principle of free space, which propagates radiation, while the length of this section is manually or automatically controllable, or compensator 9 uses the principle of switchable sections of waveguide (eg optical fibers) with different lengths, which allow switching to jump to select the desired length the resulting optical path.
Větev RV referenční vlny i větev OV objektové vlny je na svém výstupu RVO, OVO nasměrována do optické soustavy 4, která má známé a dostatečně přesně popsané charakteristiky, tj. má přesně navrženou a vyrobenou geometrii a je kompenzována, takže je možné vlastnosti optické soustavy 4 matematicky popsat a použít ve výpočtech při vyhodnocení měřeného povrchu měřeného objektu 11 dále popsaným řídicím a vyhodnocovacím systémem 8.The RV branch of the reference wave and the OV branch of the object wave are directed at their output RVO, OVO to the optical system 4, which has known and sufficiently precisely described characteristics, ie has precisely designed and manufactured geometry and is compensated so that the properties of the optical system 4 are possible. mathematically describe and use in calculations in the evaluation of the measured surface of the measured object 11 the control and evaluation system 8 described below.
Základní princip optické soustavy 4 podle vynálezu je takový, že záření z větve OV objektové vlny po vstupu do první části optické soustavy 4 dopadá na měřený povrch měřeného objektu 11, odráží se od něj a dopadá na detektor 7 záření. Po odrazu záření z větve OV objektové vlny od měřeného povrchu měřeného objektu 11 dojde k ovlivnění tohoto záření z větve OV objektové vlny tvarem měřeného povrchu měřeného objektu 11 a toto ovlivnění záření z větve OV objektové vlny tvarem měřeného povrchu měřeného objektu 11 charakterizuje ve své podstatě měřenou veličinu, tj. tvar měřeného povrchu měřeného objektu LL V případě asférických měřených objektů se dráha jednotlivých paprsků záření z větve OV objektové vlny dopadajících na měřený povrch měřeného objektu 11 a odrážejících se od měřeného povrchu měřeného objektu 11 výrazně liší. Naopak záření z větve RV referenční vlny prochází optickou soustavou 4 a dopadá přímo na detektor 7 záření. Jelikož jsou záření z větve RV referenční vlny a záření z větveThe basic principle of the optical system 4 according to the invention is that radiation from the OV branch of the object wave after entering the first part of the optical system 4 impinges on the measured surface of the measured object 11, reflects from it and impinges on the radiation detector 7. After the reflection of radiation from the OV branch of the object wave from the measured surface of the measured object 11, this radiation from the OV branch of the object wave is affected by the shape of the measured surface of the measured object 11 and this influence of radiation from the OV branch of the object wave by the shape of the measured surface of the measured object 11 essentially characterizes the measured quantity, ie the shape of the measured surface of the measured object LL In the case of aspherical measured objects, the path of individual rays of radiation from the OV branch of the object wave incident on the measured surface of the measured object 11 and reflected from the measured surface of the measured object 11 differs significantly. On the contrary, the radiation from the RV branch of the reference wave passes through the optical system 4 and impinges directly on the radiation detector 7. Since the radiation from the RV branch is the reference wave and the radiation from the branch
-3 CZ 306463 B6-3 CZ 306463 B6
OV objektové vlny vlivem průchodu optickou soustavou 4 a odrazu od měřeného povrchu měřeného objektu 11 velmi rozdílné při dopadu na detektor 7, tj. mají velkou vzájemnou odchylku, projeví se to na detektoru 7 záření vytvořením interferenčního obrazce s hustými proužky.OV object waves due to the passage through the optical system 4 and the reflection from the measured surface of the measured object 11 are very different on impact with the detector 7, i.e. they have a large mutual deviation, this is reflected on the radiation detector 7 by creating an interference pattern with dense bands.
Detektor 7 záření je tvořen maticovým obrazovým snímačem, např. CCD nebo CMOS snímačem, s dostatečně vysokým rozlišením, tj. dostatečně velkým počtem a hustotou pixelů, tj. jednotlivých elementů citlivých na dopadající záření. Přitom však platí, že rozteč pixelů detektoru 7 záření je srovnatelná, nebo i násobně větší, než je rozteč nejužších interferenčních pruhů obrazce vzniklého dopadem záření z větve RV referenční vlny a záření z větve OV objektové vlny na detektor 7 záření při měření, nebo je lineární rozměr aktivní plochy pixelů detektoru 7 záření je srovnatelný, nebo i násobně větší, než je rozteč nejužších interferenčních pruhů obrazce vzniklého dopadem záření z větve RV referenční vlny a záření z větve OV objektové vlny na detektor 7 záření při měření. Výstupem detektoru 7 záření je několik interferogramů, minimálně dva, které jsou při měření postupně vytvořeny při použití různých, minimálně dvou, vlnových délek záření laserového zdroje 1 záření.The radiation detector 7 is formed by a matrix image sensor, e.g. a CCD or CMOS sensor, with a sufficiently high resolution, i.e. a sufficiently large number and density of pixels, i.e. individual elements sensitive to incident radiation. However, the pixel pitch of the radiation detector 7 is comparable or even many times larger than the pitch of the narrowest interference fringes of the pattern caused by the impact of radiation from the RV branch of the reference wave and radiation from the OV branch of the object wave on the radiation detector 7, or is linear. the dimension of the active area of the pixels of the radiation detector 7 is comparable or even many times larger than the spacing of the narrowest interference fringes of the pattern caused by the impact of radiation from the RV branch of the reference wave and radiation from the OV branch of the object wave on the radiation detector 7. The output of the radiation detector 7 is several interferograms, at least two of which, during the measurement, are successively generated using different, at least two, wavelengths of radiation of the laser radiation source 1.
Řídicí a vyhodnocovací systém 8 je napojen na laserový zdroj 1 záření, měřič 3 vlnové délky, kompenzátor 9 a detektor 7, přičemž nejen řídí činnost jednotlivých prvků zařízení, ale i tuto činnost vzájemně koordinuje a vyhodnocuje výsledky měření, tj. interferogramy získané detektorem 7 záření při různých vlnových délkách záření vydávaného laserovým zdrojem 1 záření, kde vlnová délka záření je buď přesně změřena měřičem 3 vlnové délky, nebo je přesně nastavena naladěním laserového zdroje 1 záření.The control and evaluation system 8 is connected to a laser radiation source 1, a wavelength meter 3, a compensator 9 and a detector 7, not only controlling the operation of individual device elements, but also coordinating and evaluating the measurement results, i.e. interferograms obtained by the radiation detector 7. at different wavelengths of radiation emitted by the laser radiation source 1, where the wavelength of the radiation is either precisely measured by a wavelength meter 3 or is precisely set by tuning the laser radiation source 1.
V neznázoměném příkladu provedení, ve kterém je použit jeden nebo více přeladitelných laserů jako laserový zdroj 1 záření je zařízení provedeno bez měřiče 3 vlnové délky záření, protože vlnová délka záření je známa z naladěných hodnot laserů. V jiném neznázoměném příkladu provedení, ve kterém jsou jako laserový zdroj 1 použity lasery s pevnou nebo i naladitelnou vlnovou délkou záření, je měřič 3 vlnové délky přítomen např. pro potvrzení vlnové délky záření.In a non-illustrated exemplary embodiment in which one or more tunable lasers are used as the laser radiation source 1, the device is designed without a radiation wavelength meter 3, since the radiation wavelength is known from the tuned values of the lasers. In another non-illustrated exemplary embodiment, in which lasers with a fixed or even tunable radiation wavelength are used as the laser source 1, a wavelength meter 3 is present, for example, for confirming the wavelength of the radiation.
Řídicí a vyhodnocovací systém 8 obsahuje prostředky pro řízení jednotlivých prvků zařízení a dále obsahuje prostředky pro získání naměřených údajů a jejich zpracování, zejména pro zpracování sady interferogramů zaznamenaných na měřeném objektu 11 s různou vlnovou délkou záření a to na základě porovnání s referenční a kompenzační vlnoplochou, tj. vlnoplochou, která je určena numerickým modelem optické soustavy 4, viz výše uvedené podmínky na známé a dostatečně přesně popsané charakteristiky optické soustavy.The control and evaluation system 8 comprises means for controlling individual elements of the device and further comprises means for obtaining measured data and processing them, in particular for processing a set of interferograms recorded on the measured object 11 with different radiation wavelengths based on comparison with reference and compensation wavefront. i.e. the wavefront, which is determined by the numerical model of the optical system 4, see the above conditions for the known and sufficiently precisely described characteristics of the optical system.
Řídicí a vyhodnocovací systém 8 dále obsahuje prostředky vyhodnocení měřené plochy měřeného objektu 11. Při vyhodnocování měření je východiskem závislost jasu každého obrazového bodu na konkrétně použité vlnové délce záření při konkrétním měření. Vzhledem k dostatečně přesné znalosti délky větve RV referenční vlny lze aproximovat danou závislost matematickým popisem, který je pro daný rozdíl mezi zářením z větve OV a zářením z větve RV jednoznačný. Dráhový rozdíl mezi větví OV a větví RV, který je argumentem matematického předpisu, pak lze vypočítat. Získaná vlnoplocha reflektující dráhový rozdíl mezi větví OV a větví RV se upraví, čímž se potlačí tzv. ray trace error, který vyjadřuje rozdílný směr šíření záření před odrazem záření větve OV od měřeného povrchu měřeného objektu 11 a po odrazu záření větve OV od měřeného povrchu měřeného objektu 11. Z přesné znalosti vlnové délky lze přepočítat dráhový rozdíl na hledanou veličinu, tj. odchylku tvaru měřeného povrchu měřeného objektu 11 od nominálního, např. požadovaného, tvaru.The control and evaluation system 8 further comprises means for evaluating the measured area of the measured object 11. In evaluating the measurement, the starting point is the dependence of the brightness of each pixel on the specific wavelength of radiation used in a particular measurement. Due to the sufficiently accurate knowledge of the length of the RV branch of the reference wave, the given dependence can be approximated by a mathematical description, which is unambiguous for the given difference between the radiation from the OV branch and the radiation from the RV branch. The path difference between the OV branch and the RV branch, which is an argument of the mathematical rule, can then be calculated. The obtained wavefront reflecting the path difference between the OV branch and the RV branch is adjusted, thus suppressing the so-called ray trace error, which expresses different radiation propagation direction before reflection of OV branch radiation from the measured surface of measured object 11 and after reflection of OV branch radiation from measured measured surface. From the exact knowledge of the wavelength, it is possible to recalculate the path difference to the required quantity, ie the deviation of the shape of the measured surface of the measured object 11 from the nominal, e.g. desired, shape.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-33A CZ201633A3 (en) | 2016-01-26 | 2016-01-26 | An interferometric device for measurement of shape deviations of optical elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-33A CZ201633A3 (en) | 2016-01-26 | 2016-01-26 | An interferometric device for measurement of shape deviations of optical elements |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ306463B6 true CZ306463B6 (en) | 2017-02-01 |
| CZ201633A3 CZ201633A3 (en) | 2017-02-01 |
Family
ID=57965519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2016-33A CZ201633A3 (en) | 2016-01-26 | 2016-01-26 | An interferometric device for measurement of shape deviations of optical elements |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ201633A3 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102607454A (en) * | 2011-02-24 | 2012-07-25 | 南京理工大学 | Optical freeform surface interference detection system |
| US8526009B2 (en) * | 2010-05-17 | 2013-09-03 | Fujifilm Corporation | Apparatus for measuring rotationally symmetric aspheric surface |
| US9062959B2 (en) * | 2012-03-15 | 2015-06-23 | Zhejiang University | Wavelength scanning interferometer and method for aspheric surface measurement |
| CN104913732A (en) * | 2015-06-10 | 2015-09-16 | 中国计量科学研究院 | Normal-tracking-type aspheric surface measuring method and system based on composite laser interference |
| CN104913733A (en) * | 2015-06-10 | 2015-09-16 | 中国计量科学研究院 | Normal-tracking-type aspheric surface measuring method and system based on multi-wavelength laser interference |
-
2016
- 2016-01-26 CZ CZ2016-33A patent/CZ201633A3/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8526009B2 (en) * | 2010-05-17 | 2013-09-03 | Fujifilm Corporation | Apparatus for measuring rotationally symmetric aspheric surface |
| CN102607454A (en) * | 2011-02-24 | 2012-07-25 | 南京理工大学 | Optical freeform surface interference detection system |
| US9062959B2 (en) * | 2012-03-15 | 2015-06-23 | Zhejiang University | Wavelength scanning interferometer and method for aspheric surface measurement |
| CN104913732A (en) * | 2015-06-10 | 2015-09-16 | 中国计量科学研究院 | Normal-tracking-type aspheric surface measuring method and system based on composite laser interference |
| CN104913733A (en) * | 2015-06-10 | 2015-09-16 | 中国计量科学研究院 | Normal-tracking-type aspheric surface measuring method and system based on multi-wavelength laser interference |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ201633A3 (en) | 2017-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6970253B2 (en) | Optical measuring device | |
| EP2998693B1 (en) | Surface-geometry measurement method and device used therein | |
| US8400641B2 (en) | Interferometer for aspherical or spherical surface measurements | |
| US20030234936A1 (en) | Common-path frequency-scanning interferometer | |
| CN106248623A (en) | Refractive index measurement method, measurement apparatus and Optical element manufacturing method | |
| JP5069378B2 (en) | Method and apparatus for determining the shape of an optical test surface | |
| US20150077759A1 (en) | Compact, Slope Sensitive Optical Probe | |
| US6801323B2 (en) | Methods and apparatus for interferometric dimensional metrology | |
| JP2015129667A (en) | Measurement device and method for calibrating measurement device | |
| JP2017198613A (en) | Refractive index measurement method, refractive index measurement device, and optical element manufacturing method | |
| CZ306463B6 (en) | An interferometric device for measurement of shape deviations of optical elements | |
| Berger et al. | Measurement errors of mirrorlike, tilted objects in white-light interferometry | |
| Disawal et al. | Simultaneous measurement of thickness and refractive index using phase shifted Coherent Gradient Sensor | |
| CZ30152U1 (en) | Interferometric device for measuring deviations of form of optical elements | |
| WO2010113985A1 (en) | Interferometer | |
| Buchta et al. | System for automatic gauge block length measurement optimized for secondary length metrology | |
| JP2008286598A (en) | Wavelength estimation method of tracking laser interferometer | |
| JP2006284233A (en) | Apparatus for measuring system error and interferometer system for wavefront measurement equipped with the same | |
| JP2007114206A (en) | Method for precision measurement of group refractive index of optical material | |
| Courteville et al. | Contact-free on-axis metrology for the fabrication and testing of complex optical systems | |
| Wilhelm et al. | Dimensional metrology for the fabrication of imaging optics using a high accuracy low coherence interferometer | |
| RU2491525C1 (en) | Method for interferometric control of image quality and distortion of optical systems at operating wavelength | |
| JP2001227929A (en) | Angle measuring method and apparatus | |
| Lyalikov | Reducing the error of residual wedge angle measurement on plates by shear interferometry | |
| Mahammad et al. | Optical Dimensional Metrology |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20190126 |