DE19803100A1 - Meßanordnung mit Wellenfrontsensor und Verfahren zum Kalibrieren - Google Patents
Meßanordnung mit Wellenfrontsensor und Verfahren zum KalibrierenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Meßanordnung nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
Solche Anordnungen mit Wellenfrontsensoren, z. B. ZEISS Detect
16, oder Detect 32, treten in jüngerer Zeit bei mäßigen
Genauigkeitsanforderungen anstelle von aufwendigen und
langsamen aber hochgenauen Interferometrie-Meßsystemen und -Verfahren
in der Qualitätskontrolle von optischen Elementen
und Baugruppen, wo Material-, Oberflächen-, Form- und
Justagefehler zu erfassen sind.
Die Anwendbarkeit dieser wellenfrontsensor-Technik bei
wesentlich gesteigerter Meßgenauigkeit zu ermöglichen, ohne den
enormen Aufwand der Vorhaltung je eines exakt vermessenen
Meisterstückes für jedes Meßobjekt als Referenz, ist die
Aufgabe dieser Erfindung.
Die Lösung gelingt bei einer Meßanordnung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 dadurch, daß gemäß dem Kennzeichen die Öffnung
der Blende veränderbar ist und soweit geschlossen werden kann,
daß sie als Punktlichtquelle für den Wellenfrontsensor wirkt.
Durch diese an sich einfache Maßnahme wird das Verfahren zum
Kalibrieren nach Anspruch 3 ermöglicht. Der Wellenfrontsensor
kann also mit einer Punktlichtquelle kalibriert werden, ohne
daß irgendwelche Umbauten erforderlich wären. Die Kalibrierung
kann also jederzeit und beliebig oft wiederholt werden.
Ist nach Anspruch 2 die Blende auch seitenverschieblich
angeordnet, so hat dies den Vorteil, daß gemäß Anspruch 4 auch
außeraxiale Fehler des Wellenfrontsensors erfaßt werden
können.
Durch die Variabilität der Blende wird auch das Verfahren nach
Anspruch 5 möglich, welches eine Differenzierung nach
verschiedenen Fehlereinflüssen des Meßobjekts ermöglicht.
Näher erläutert wird die Erfindung anhand der Zeichnung.
Deren einzige Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt
durch einen Linsen-Prüfaufbau mit CCD-Wellenfrontsensor.
Als Lichtquelle 1 dient ein Laser, dessen Laserstrahl 2a durch
eine Hilfsoptik, bestehend aus Sammellinse 3, Lochblende 4 und
längerbrennweitiger Sammellinse 5, zu einem aufgeweiteten
Bündel 2b umgeformt wird. Dieses Bündel 2b muß sehr gut
parallel sein und eine ebene Wellenfront mit Abweichungen von
ca. 5 nm aufweisen.
Dieses wird durch das Meßobjekt 6 geschickt, welches zunächst
auf eine Lochblende 7 fokussiert. Das Loch in der Lochblende 7
ist nun im Durchmesser einstellbar: Minimal ist die Öffnung
z. B. mit Durchmesser 25 nm, maximal offen z. B. mit Durchmesser
5 mm.
Ist die Lochblende 7 minimal, so werden durch sie alle durch
Fehler des Meßobjekts 6 erzeugten Wellenfrontdeformationen
weggefiltert und eine praktisch ideale Kugelwelle trifft auf
die Vorsatzlinse 8a des Wellenfrontsensors 8. Diese formt zwar
näherungsweise wieder eine ebene welle, jedoch enthält diese
Wellenfront nun die Fehler der Vorsatzlinse 8a. Diese
Wellenfront trifft auf das Mikrolinsenarray 8b, welches auf dem
CCD-Chip 8c einer CCD-Kameras Fokus-Spots erzeugt, deren Lage
nun von den Fehlern der Vorsatzlinse 8a und des Mikro
linsenarrays 8b, sowie den Unregelmäßigkeiten des CCD-Chips 8c
bestimmt ist. Im Normalbetrieb werden aus der Lage der Foki die
Wellenfrontfehler berechnet. In diesem Fall nun werden die
Fehler des Wellenfrontsensors 8 erfaßt. Die Fehler des
Prüflings gehen nicht ein, da sie durch die fast geschlossene
Blende 7 weggefiltert werden. Es kann nun also der
Wellenfrontsensor 8 kalibriert werden, d. h. seine eigenen
optischen Fehler können gemessen und registriert
(abgespeichert) werden.
Wird nun die Blende 7 vollständig geöffnet, so kommen zu den
vorhandenen Wellenfrontfehlern noch die vom Meßobjekt 6
erzeugten hinzu und werden über die entsprechenden Fokus-Lagen
des Mikrolinsenarrays 8b von der CCD-Kamera 8c aufgezeichnet.
Da aber jetzt die Wellenfront-Fehler des Wellenfrontsensors 8
bekannt sind, können sie von den mit Meßobjekt 6 gemessenen
numerisch abgezogen werden. Das Resultat ist die allein vom
Meßobjekt 6 erzeugte Wellenfrontverformung - und damit ist die
optische Qualität des Meßobjekts 6 wie gewünscht bestimmt und
zwar absolut und nicht relativ zu einem Meisterstück.
Im gezeigten Beispiel ist das Meßobjekt 6 ein sammelndes
Kittglied. Jede fokussierende Optik, von der einzelnen
Sammellinse bis zum kompletten Objektiv, kann mit der
unveränderten Anordnung vermessen werden. Die Blende 7 ist
lediglich in Richtung der optischen Achse in deren Brennebene
zu schieben und der Durchmesser des Lichtbündels 2a muß
ausreichend sein. Andere Optiken, zerstreuende Linsen oder
Spiegel, können mit abgewandelten Hilfsoptiken ebenfalls
vermessen werden. Die Abwandlungen sind aus der Prüfung mit
Interferometern bekannt.
Prinzipiell genügt es, wenn die verstellbare Blende 7 nur zwei
Stellungen - minimal, ca. 25 µm Durchmesser, und offen - ca.
5 mm Durchmesser - aufweist. Bei dem minimalen Durchmesser ist
bei der gegebenen Auflösung des Wellenfrontsensors 8 kein
Unterschied zu einer idealen Punktlichtquelle mehr
feststellbar, doch kommt noch ausreichend Licht hindurch. In
der offenen Stellung muß der komplette Fokusfleck mit allen
Störungen die Blende 7 passieren können. Dazu ist dann ein
einfacher Wechselmechanismus mit zwei Blendenöffnungen oder mit
einer Vorsatzblende ausreichend.
Bevorzugt ist aber eine Irisblende mit stufenlos einstellbarem
Öffnungsdurchmesser. Durch Messungen mit verschiedenen
Blendendurchmessern können dann die Fehlereinflüsse des Meß
objekts 6 differenziert aufgenommen werden.
Auch eine seitliche Verschiebbarkeit der Blende 7 ist
vorteilhaft, da dann der Wellenfrontsensor 8 auch für nicht
achssymmetrischen Strahlengang kalibriert werden kann und
bedarfsweise die Fokalebene des Meßobjekts 6 abgescannt werden
kann. Auch eine Zentrierung der Blende 7 auf den ggf. zur
optischen Achse seitenversetzten Fokusfleck des Prüflings 6 ist
dann möglich.
Ein geeigneter Wellenfrontsensor 8 ist komplett von Carl Zeiss,
Oberkochen, unter der Bezeichnung Direct 16 oder Direct 32
erhältlich.
Claims (5)
1. Meßanordnung mit
- - einer Lichtquelle (1),
- - einer Hilfsoptik (3, 5),
- - einem Meßobjekt (6) in Form eines optischen Elements oder eines optischen Systems,
2. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Blende (7) seitwärts verschieblich angeordnet ist.
3. Verfahren zum Kalibrieren einer Meßanordnung nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßbild des Wellen
frontsensors (8) bei als Punktlichtquelle geschlossener
Blende (7) aufgenommen wird und daraus die Fehlereinflüsse
des Wellenfrontsensors (8) festgestellt werden.
4. Verfahren zum Kalibrieren nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Meßanordnung nach Anspruch 2
vorgesehen ist und Fehler des Wellenfrontsensors (8) für
außeraxialen Strahlengang durch Meßbilder bei
geschlossener Blende (7) in verschiedenen seitwärtigen
Positionen erfaßt werden.
5. Verfahren zum Vermessen eines Meßobjekts mit einer Meß
anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Meßbilder des Wellenfrontsensors (8) bei mehreren
verschiedenen Stellungen - Öffnung und/oder Position - der
Blende (7) aufgenommen werden.
Priority Applications (1)
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DE19703868 | 1997-02-03 | ||
DE19803100A DE19803100B4 (de) | 1997-02-03 | 1998-01-28 | Meßanordnung mit Wellenfrontsensor und Verfahren zum Kalibrieren |
Publications (2)
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DE19803100A1 true DE19803100A1 (de) | 1998-08-06 |
DE19803100B4 DE19803100B4 (de) | 2007-11-22 |
Family
ID=7819079
Family Applications (1)
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DE19803100A Expired - Lifetime DE19803100B4 (de) | 1997-02-03 | 1998-01-28 | Meßanordnung mit Wellenfrontsensor und Verfahren zum Kalibrieren |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE19803100B4 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104677507A (zh) * | 2015-02-02 | 2015-06-03 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 宽谱段夏克-哈特曼波前传感器绝对标定装置及方法 |
WO2020026206A3 (en) * | 2018-08-03 | 2020-05-14 | Meopta - Optika, S.R.O. | Shack-hartmann wavefront detector for wavefront error measurement of higher numerical aperture optical systems |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19509157C2 (de) * | 1995-03-14 | 1997-05-15 | Meinrad Maechler | Optisches System mit großen Meßbereichen |
-
1998
- 1998-01-28 DE DE19803100A patent/DE19803100B4/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104677507A (zh) * | 2015-02-02 | 2015-06-03 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 宽谱段夏克-哈特曼波前传感器绝对标定装置及方法 |
CN104677507B (zh) * | 2015-02-02 | 2017-12-05 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 宽谱段夏克‑哈特曼波前传感器绝对标定装置及方法 |
WO2020026206A3 (en) * | 2018-08-03 | 2020-05-14 | Meopta - Optika, S.R.O. | Shack-hartmann wavefront detector for wavefront error measurement of higher numerical aperture optical systems |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE19803100B4 (de) | 2007-11-22 |
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