[发明专利]衍射光学元件和干涉测量方法

说明书

提供了一种衍射光学元件(50)，具有基板(52)和布置在其上的衍射结构图案(54)。所述衍射结构图案构造为将辐射至其上的平面或球面输入波(42)转换为：1)至少四个分离的输出波，其中，所述输出波中的至少一个是非球面波，所述输出波中的至少另外一个是球面波(58；70)，所述输出波中的至少另外两个分别是平面波(60)或球面波(72，74)；2)至少三个分离波，其中的至少一个是非球面波，另外两个是球面或平面波；3)至少三个球面波。衍射光学元件用在干涉测量方法和装置中，用于确定光学元件的光学表面的实际形状与预期形状的偏离。光学元件制造成具有光学表面，用上述方法和装置测量的光学表面与预期形状的偏离位于预定水平之下。

本申请是申请日为2013年9月27日、申请号为201380051045.5、发明名称为“衍射光学元件和干涉测量方法”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年9月28日申请的德国专利申请No.10 2012 217 800.7和2012年9月28日申请的美国临时申请No.61/707,014的优先权。该德国专利申请和该美国临时申请的全部内容通过引用并入本申请。

技术领域

本发明涉及一种确定光学元件的光学表面的实际形状与预期形状偏差的方法，执行该方法的衍射光学元件，以及制造光学元件以及该光学元件的方法。

背景技术

例如在US 2010/0177321 A1中描述了一种确定实际形状与预期形状的偏差的装置。该装置包含用于产生测量波的干涉仪，测量波的波前通过衍射光栅适配于光学表面的非球面预期形状。适配的测量波的波前在光学表面处的反射之后通过干涉测量法来评估，光学表面的实际形状与其预期形状的偏差在该过程中被确定。

在该情况中，衍射光栅例如可为计算机生成的全息图(CGH)，其通过设计由适合的计算法(例如，光线追迹法)模拟的干涉仪来产生，并且，在该过程中，计算衍射光栅的位相函数，使得衍射光栅在干涉仪布置的光束路径中具有预期功能。那么，可由衍射光栅的计算的位相函数制造衍射光栅。

形状测量的精度依赖于CGH的精度。在此，尽可能准确的制造不是决定性的，尽可能准确的测量CGH中所有可能误差是决定性的。已知误差可在测量测试物的形状时通过计算来移除。因此，CGH形成参考。虽然可完全校准旋转对称非球面的情况中的所有非旋转对称误差，所有CGH误差对自由形式表面(即，不具有旋转对称性的非球面表面)情况中的形状测量有影响。因此，关于CGH测量的精度的要求急剧增长。在该过程中，重要的是精确知道CGH的衍射结构的畸变，即衍射结构相对于它们的预期位置的横向位置，以及CGH的轮廓形状。然而，这些参数可通过现有技术已知的测量装备来确定的测量精度不足以用于不断增长的需求。

用于高度精确测量光学表面的其它已知设备使用串联布置的两个CGH，由此，测量构造所需的工作量增加。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，尤其是提供一种以改善的精度测量任意形状的光学表面、尤其是不具有旋转对称性的非球面表面的方法和衍射光学元件。

根据本发明的解决方案

举例而言，根据本发明，上述目的可通过衍射光学元件来实现，该衍射光学元件具有基板和布置在基板上的衍射结构图案。衍射结构图案构造为将辐射其上的平面或球面输入波转换为至少四个分离的输出波，其中所述输出波中至少之一是非球面波，所述输出波中至少另一个是球面波，所述输出波中至少另两个是分别是平面波或球面波。