[发明专利]一种自由曲面的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种光学自由曲面的检测方法。

背景技术

传统的光学系统通常采用共轴系统，例如球面或者非球面镜。但随着光学设备的应用范围不断扩展，传统的光学系统已经无法满足光学设备高性能、小型化的要求。因此，非共轴反射系统应运而生。非共轴光学系统中光学自由曲面具有平面和球面等不能够替代的功能，因此，利用光学自由曲面形状来根据实际需要设计，使得光学自由曲面在成像、照明、测量等领域的应用越来越受到人们的青睐。

光学自由曲面通常指无法用球面或非球面系数来表示的光学曲面，主要指非旋转对称轴的曲面或只能用参数向量来表示的曲面。光学自由曲面广泛应用于复印打印设备中、彩色CRT中、飞机的机窗等领域，因此，光学自由曲面的设计和制造技术逐渐成为研究热点。

然而，现有的光学自由曲面的检测难度很大，加工精度不高，成本大，特别是如何来实现光学自由曲面的高精密测量成为提高光学自由曲面设计的主要技术难题。

发明内容

为了克服以上问题，本发明旨在提供一种光学自由曲面的检测方法，从而提高光学自由曲面的检测精度。

为了达到上述目的，本发明提供了一种光学自由曲面的检测方法，包括：

步骤01：提供一测试结构；测试结构具有光学自由曲面；

步骤02：获取光学自由曲面的中心位置；

步骤03：在光学自由曲面上划出多条曲线，以所述中心位置作为坐标原点，建立三维坐标系，获取多条曲线的曲线坐标数据；

步骤04：根据所述曲线坐标数据，拟合出模拟曲面；

步骤05：将模拟曲面和理论光学自由曲面进行比较，得到光学自由曲面的面形误差值。

优选地，所述步骤02具体包括：

步骤021：根据测试结构的外部轮廓尺寸来设定测试结构的外部轮廓的中心；

步骤022：找出经所述测试结构的外部轮廓的中心的光学自由曲面的一条法线，该法线与光学自由曲面的交点作为光学自由曲面的中心位置。

优选地，设定测试结构的外部轮廓尺寸的中心包括：测量测试结构的外部轮廓尺寸，根据外部轮廓尺寸计算出测试结构外部轮廓的几何中心。

优选地，当测试结构采用车削方式获得，则以测试结构的车削的中心为测试结构外部轮廓的中心。

优选地，所述步骤03中，具体包括：沿X方向划出多条X方向的曲线，并且，沿Y方向划出多条Y方向的曲线；X方向的曲线与Y方向的曲线相交。

优选地，所述步骤03中，其中一条X方向的曲线划过所述中心位置；其中一条Y方向的曲线划过所述中心位置与所述一条X方向的曲线相交。

优选地，沿X方向划出多条X方向的曲线，然后，获取X方向的曲线的曲线坐标数据；再获取X方向的曲线在Z方向的厚度，将该Z方向的厚度补偿到 X方向的曲线的曲线坐标数据中，获得修正后的X方向的曲线的曲线坐标数据。

优选地，所述步骤05具体包括：建立理论光学自由曲面的坐标原点和三维坐标系，使得理论光学自由曲面的坐标原点与所述光学自由曲面的坐标原点在Z 方向上相对应，从而使得理论光学自由曲面与光学自由曲面相互平行；然后，获取理论光学自由曲面的坐标数据以及获取模拟曲面的坐标数据，再将相同X 值和Y值的理论光学自由曲面的Z值与光学自由曲面的Z值相减，从而得到光学自由曲面上每个点的误差值，光学自由曲面上每个点的X值、Y值和相应的误差值构成光学自由曲面的面形误差值。

优选地，所述步骤03中，采用三坐标测量机来获取所述坐标原点，建立三维坐标系，以及获取所述曲线坐标数据。

本发明的一种光学自由曲面的检测方法，针对现有的光学自由曲面的检测难度大且精度低的问题，通过获取光学自由曲面的中心位置作为坐标原点建立三维坐标系，并且通过在光学自由曲面上划出多条曲线，从而获得曲线坐标数据，并据此拟合出模拟曲面，再根据模拟曲面和理论光学自由曲面的比较，得到光学自由曲面的面形误差值，从而实现了对光学自由曲面的有效监测，提高了光学自由曲面的检测精度。

附图说明

图1为本发明的一个较佳实施例的光学自由曲面的检测方法的流程示意图图2～10为本发明的一个较佳实施例的光学自由曲面的检测方法的各个制备步骤示意图

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。