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成像系统倍率高精度测量技术研究

Study on High Precision Magnification Measurement of Imaging Systems

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摘要

针对目前尚无高精度通用倍率测量方法与装置的问题,提出了基于双光纤点衍射干涉仪的成像系统倍率高精度测量方法。通过分析双点光源间距、CCD相机空间位置与点衍射干涉场相位Zernike多项式系数之间的定量关系,得到物面光纤间距和像面光纤像点间距的纳米级精度测量值,进而完成对倍率的高精度测量。分别进行仿真分析和实验验证,证明了所提测量方法的可行性和稳定性。结果表明,倍率测量的扩展不确定度为2.64×10-6。所提出的成像系统倍率高精度测量方法具有测量精度高和测量效率高的特点,且具备高可靠性,可以用于显微物镜、光刻投影物镜等高精度成像系统倍率的超高精度测量。

Abstract

In the view of the problem that there is no high precision universal magnification measurement methods and apparatus at present, a high precision magnification measuring method for imaging system based on double fiber point-diffraction interferometer is proposed. The separation distance between two fibers in object plane and the separation distance between the fibers’ imaging points in image plane are measured with nanometer accuracy by analyzing the quantitative relationship among the separation distance between double point source, spatial location of CCD camera and the Zernike polynomial coefficients of the phase distribution of the point-diffraction interference field. And then, high precision magnification measurement is achieved. Simulation and experimental verification have been carried out to demonstrate the feasibility and stability of the proposed measuring method. The results show that the expanded uncertainty of the magnification measurement is 2.64×10-6. The proposed method has the merits of high accuracy, high efficiency and high reliability. It can be used to measure the magnification of high accuracy imaging system with ultra-high precision, such as microscope objectives and lithographic projection lens.

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中图分类号:O439

DOI:10.3788/aos201838.0712007

所属栏目:仪器,测量与计量

基金项目:中国科学院青年创新促进会、应用光学国家重点实验室开放基金

收稿日期:2018-01-10

修改稿日期:2018-03-05

网络出版日期:--

作者单位    点击查看

董冠极:中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室, 上海 201800中国科学院大学, 北京 100049
唐锋:中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室, 上海 201800中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
王向朝:中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室, 上海 201800中国科学院大学, 北京 100049
冯鹏:中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室, 上海 201800
郭福东:中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室, 上海 201800
彭常哲:中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室, 上海 201800中国科学院大学, 北京 100049

联系人作者:唐锋(tangfeng@siom.ac.cn)

备注:董冠极(1993-),男,硕士研究生,主要从事成像系统成像质量检测方面的研究。E-mail: dongguanji@siom.ac.cn

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引用该论文

Dong Guanji,Tang Feng,Wang Xiangzhao,Feng Peng,Guo Fudong,Peng Changzhe. Study on High Precision Magnification Measurement of Imaging Systems[J]. Acta Optica Sinica, 2018, 38(7): 0712007

董冠极,唐锋,王向朝,冯鹏,郭福东,彭常哲. 成像系统倍率高精度测量技术研究[J]. 光学学报, 2018, 38(7): 0712007

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