專利名稱：一種汞燈燈室的光學(xué)特性測(cè)試裝置及其測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)測(cè)量裝置領(lǐng)域，具體涉及一種汞燈燈室的光學(xué)特性測(cè)試 裝置及其測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
光刻法(亦稱微光刻法)用于制造半導(dǎo)體器件，光刻法使用不同波段的 光波，如紫外、深紫外、或可見(jiàn)光，在硅片上投影產(chǎn)生精細(xì)的光刻圖案，進(jìn) 一步通過(guò)刻蝕等工藝方法在硅片上形成精細(xì)特征圖案，因此，光刻法是半導(dǎo) 體器件生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。光刻法使用的光源除了準(zhǔn)直激光器外，還有短弧汞 燈，因此汞燈燈室的光學(xué)特性參數(shù)對(duì)光刻機(jī)中的照明分系統(tǒng)的裝配與調(diào)試是 十分重要的。其中汞燈燈室的光學(xué)特性參數(shù)包括數(shù)值孔徑、焦距、焦點(diǎn)功率、 焦點(diǎn)光強(qiáng)分布四個(gè)，能夠精確測(cè)得所述的汞燈燈室光學(xué)參數(shù)，有利于在光刻 機(jī)集成階段順利展開(kāi)照明分系統(tǒng)的調(diào)試。
目前，絕大多數(shù)用于光刻機(jī)汞燈燈室的結(jié)構(gòu)形式如圖l所示，汞燈l的
短弧位于橢球反射鏡的第一焦點(diǎn)Fl，橢球反射鏡2將汞燈發(fā)出的光會(huì)聚于第 二焦點(diǎn)F2 , F卩一般是照明分系統(tǒng)與燈室的接口。通常，汞燈燈室具有如下 特殊性(l)測(cè)試的光學(xué)參數(shù)必須是在汞燈開(kāi)啟時(shí)才有意義；(2)汞燈一般只 開(kāi)啟一次，長(zhǎng)期點(diǎn)亮，第二次開(kāi)啟汞燈性能會(huì)急劇下降；(3)汞燈功率大，可 達(dá)數(shù)千瓦特；(4)汞燈的發(fā)光電弧雖然可以看作是點(diǎn)光源，但由于橢球反射鏡 軸向放大緣故，第二焦點(diǎn)處不再是點(diǎn)光源。根據(jù)汞燈的光學(xué)特性，汞燈的光學(xué)參數(shù)測(cè)試裝置一^:要求適應(yīng)開(kāi)燈測(cè)試、大功率以及非點(diǎn)光源的測(cè)試條件， 因此汞燈的光學(xué)參數(shù)測(cè)試比一般的光學(xué)測(cè)試難度大，如果利用常規(guī)的光學(xué)測(cè) 試方法及其裝置，無(wú)法完成測(cè)試。本專利提出一種能夠用來(lái)測(cè)試汞燈燈室光 學(xué)特性的焦距、焦點(diǎn)功率、焦點(diǎn)光強(qiáng)分布三種光學(xué)參數(shù)的測(cè)試裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠適應(yīng)開(kāi)燈測(cè)試、大功率、非點(diǎn) 光源測(cè)試條件的汞燈燈室光學(xué)特性參數(shù)測(cè)試裝置，并提出實(shí)現(xiàn)汞燈燈室的焦 距、焦點(diǎn)功率、焦點(diǎn)光強(qiáng)等光學(xué)參數(shù)的測(cè)試方法。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種測(cè)試裝置，用于汞燈燈室數(shù)值孔 徑、焦距、焦點(diǎn)功率、焦點(diǎn)光強(qiáng)分布四個(gè)光學(xué)特性參數(shù)測(cè)試，測(cè)試裝置包括 外殼，依順序置于外殼里面的小孔光闌、第一聚光鏡、第一衰減片、第二聚 光鏡和四象限探測(cè)器，以及固定于置外殼中的準(zhǔn)直激光器；第一聚光鏡與第 二聚光鏡平行放置，第 一聚光鏡的中心與第二聚光鏡的中心之間的連線定位 為測(cè)試裝置的光軸，所述光軸垂直于第一聚光鏡與第二聚光鏡；第一衰減片 置于第一聚光鏡與第二聚光鏡之間，第一衰減片與第一聚光鏡面、第二聚光 鏡面之間的夾角均為45度；準(zhǔn)直激光器垂直于測(cè)試裝置的光軸，準(zhǔn)直激光器 的激光投射直線、衰減片以及測(cè)試裝置的光軸三者交于一點(diǎn)；四象限探測(cè)器 垂直于測(cè)試裝置的光軸，四象限#:測(cè)器的中心定位于測(cè)試裝置的光軸；小孔 光闌垂直于所述光軸，小孔光闌的中心定位于測(cè)試裝置的光軸。
作為較佳技術(shù)方案，所述測(cè)試裝置還包括用于探測(cè)從小孔光闌透射過(guò)來(lái) 的圓形光斑的邊沿光線的刀片；所述刀片置于外殼上并定位于小孔光闌與第 一聚光鏡之間；所述刀片包括上刀片和下刀片，上刀片和下刀片都垂直于所述光軸并且都可以沿所述測(cè)試裝置的光軸的垂直方向移動(dòng)，上刀片和下刀片 均帶有用來(lái)記錄垂直方向移動(dòng)距離的刻度裝置；所述上刀片的下刀刃和下刀
片的上刀刃均為向內(nèi)圓弧狀。
才艮據(jù)本發(fā)明所提供的汞燈燈室的光學(xué)特性測(cè)試裝置，其中，所述測(cè)試裝 置還包括置于第二聚光鏡和四象限探測(cè)器之間的第二衰減片。所述第二衰減 片垂直于所述光軸，第二衰減片的中心定位于測(cè)試裝置的光軸。
根據(jù)本發(fā)明所提供的汞燈燈室的光學(xué)特性測(cè)試裝置，其中，所述四象限 #:測(cè)器可以沿所述測(cè)試裝置的光軸方向平行移動(dòng)。所述四象限探測(cè)器還包括 可以遮攔在四象限探測(cè)器上的遮攔片。所迷第一聚光鏡與第二聚光鏡的直徑 相同，第一聚光鏡與第二聚光鏡的光學(xué)參數(shù)相同。
根據(jù)本發(fā)明提供的汞燈燈室光學(xué)特性參數(shù)測(cè)試裝置提出的一種測(cè)試測(cè)試 汞燈燈室的光學(xué)參數(shù)的方法，包括步驟
(1) 提供用于空間定位所述測(cè)試裝置的定位裝置以及汞燈燈室，測(cè)試裝 置固定于定位裝置之上，調(diào)整定位裝置，使測(cè)試裝置的光軸與汞燈燈室的光
軸重合；
(2) 通過(guò)定位裝置，使測(cè)試裝置沿光軸移動(dòng)，探測(cè)處最大光強(qiáng)處即為汞 燈燈室的第二焦點(diǎn)，計(jì)算得出汞燈燈室的焦距參數(shù)；
(3) 選擇第二焦點(diǎn)處汞燈燈室的光線能量能通過(guò)小孔的小孔光闌裝于測(cè) 試裝置并置于汞燈燈室的第二焦點(diǎn)處，將四象限探測(cè)器置于第二位置，四象 限#:測(cè)器探測(cè)出從汞燈燈室發(fā)出的、依次經(jīng)過(guò)小孔光闌、第一聚光鏡、第一 衰減片、第二聚光鏡后的光線的總功率，通過(guò)總功率值除以衰減率得出焦點(diǎn) 功率；通過(guò)不同形狀的遮攔片實(shí)現(xiàn)對(duì)四象限探測(cè)器不同區(qū)域的光線遮攔，測(cè) 出不同區(qū)域的焦點(diǎn)光強(qiáng)分布；其中，所述第二位置為光線依次經(jīng)過(guò)小孔光闌、第一聚光鏡、第一衰減 片、第二聚光鏡后投影到第四象限探測(cè)器后光線發(fā)生聚焦的位置。
作為較佳技術(shù)方案，在步驟(3)之后還包括步驟(4)通過(guò)定位裝置， 使測(cè)試裝置的小孔光闌置于汞燈燈室的第二焦點(diǎn)處，將四象限探測(cè)器置于第 一位置，調(diào)整垂直于光軸的、與小孔光闌平面距離為L(zhǎng)的上刀片和下刀片， 當(dāng)四象限探測(cè)器接收到探測(cè)到能量減少時(shí)，停止調(diào)整上刀片和下刀片，進(jìn)一 步測(cè)出上刀片和下刀片之間的距離D，根據(jù)公式計(jì)算得出數(shù)值孔徑參數(shù)；
根據(jù)本發(fā)明所提供的測(cè)試汞燈燈室的光學(xué)特性的方法，其中，所述第一 位置也可以為邊緣光線依次經(jīng)過(guò)小孔光闌、第一聚光鏡、第一衰減片、第二 聚光鏡、第二衰減片后投影到第四象限探測(cè)器后邊緣光線不發(fā)生交叉的位置， 所述第二位置也可以為光線依次經(jīng)過(guò)小孔光闌、第一聚光#;、第一衰減片、 第二聚光鏡、第二衰減片后投影到第四象P艮探測(cè)器后光線發(fā)生聚焦的位置。
本發(fā)明的技術(shù)效果是汞燈燈室的第二焦點(diǎn)的光線依次通過(guò)測(cè)試裝置的 小孔光闌、第一聚光鏡、第一衰減片、第二聚光鏡、第二衰減片，投射于四 象限探測(cè)器；由于衰減片的能實(shí)現(xiàn)對(duì)光線強(qiáng)度的衰減作用，使測(cè)試裝置適合
大功率的汞燈燈室的測(cè)試；通過(guò)小孔光闌的孔徑的變化以及四象限^:測(cè)器的 位置變化，使測(cè)試裝置適合非點(diǎn)光源的汞燈燈室的測(cè)試；同時(shí)裝置適合于汞 燈燈室開(kāi)燈測(cè)試。通過(guò)本發(fā)明所提供測(cè)試裝置，并將測(cè)試裝置置于帶有尺寸 刻度的導(dǎo)軌和在導(dǎo)軌上滑動(dòng)的三維移動(dòng)臺(tái)的定位裝置上，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汞燈燈 室的焦距、焦點(diǎn)功率、焦點(diǎn)光強(qiáng)分布三個(gè)光學(xué)特性參數(shù)測(cè)試，并在進(jìn)一步的 較佳技術(shù)方案中，進(jìn)一步可通過(guò)置于外殼上并定位于小孔光闌與第一聚光鏡 之間的刀片探測(cè)從小孔光闌發(fā)射過(guò)來(lái)的圓形光斑的邊沿光線，實(shí)現(xiàn)對(duì)汞燈燈 室的數(shù)值孔徑光學(xué)特性參數(shù)測(cè)試。


圖l是汞燈燈室結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明實(shí)施例的汞燈燈室的光學(xué)特性測(cè)試裝置的剖面結(jié)構(gòu)圖； 圖3是本發(fā)明又一實(shí)施例的汞燈燈室的光學(xué)特性測(cè)試裝置的剖面結(jié)構(gòu)圖； 圖4是本實(shí)施例測(cè)試裝置測(cè)試汞燈燈室光學(xué)特性時(shí)所應(yīng)用的定位裝置圖； 圖5是本實(shí)施例汞燈燈室的光學(xué)特性測(cè)試裝置的光軸與燈室的光軸對(duì)準(zhǔn) 示意圖6是汞燈燈室的第一焦點(diǎn)Fl和第二焦點(diǎn)F2的光強(qiáng)分布； 圖7是本實(shí)施例測(cè)試裝置測(cè)試汞燈燈室的焦點(diǎn)功率和焦點(diǎn)光強(qiáng)分布示意 圖8是系列遮攔片示意圖9是本實(shí)施例測(cè)試裝置測(cè)試汞燈燈室的數(shù)值孔徑示意圖； 圖IO是刀片形狀示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例的汞燈燈室的光學(xué)特性測(cè)試裝置的剖面結(jié)構(gòu) 圖，這種測(cè)試裝置用來(lái)測(cè)試汞燈燈室的數(shù)值孔徑、焦距、焦點(diǎn)功率、焦點(diǎn)光 強(qiáng)分布四種光學(xué)參數(shù)。如圖2所示，汞燈燈室的光學(xué)特性測(cè)試裝置包括外殼9， 依次順序置于外殼里面的小孔光闌10、第一聚光鏡ll、第一衰減片13、第二 聚光鏡12、第二衰減片14和四象限探測(cè)器17,以及固定于外殼中的準(zhǔn)直激光器18。其中，第一聚光鏡ll與第二聚光鏡12平行放置，第一聚光鏡ll的
中心與第二聚光鏡12的中心之間的連線定位為汞燈燈室的光學(xué)特性測(cè)試測(cè)試 裝置的光軸，所述光軸垂直于第一聚光鏡11與第二聚光鏡12，第一聚光鏡 11和第二聚光鏡12可以為雙凸面凸鏡也可以為單凸面凸鏡，本實(shí)施例優(yōu)選為 單凸面聚光鏡，并且兩者的凸面相對(duì)放置，第一聚光鏡11與第二聚光鏡l2 具有相同的直徑及光學(xué)參數(shù)，兩者之間的間距由聚光鏡11和12的光學(xué)參數(shù) 決定，經(jīng)過(guò)小孔光闌的光線再經(jīng)過(guò)第一聚光鏡11與第二聚光鏡12后，能實(shí) 現(xiàn)光線在一定范圍集聚。第一衰減片13與第一聚光鏡面11和第二聚光鏡12 之間夾角均為45度，第一衰減片13的中心定位于測(cè)試裝置的光軸。準(zhǔn)直激 光器18垂直于測(cè)試裝置的光軸定位于外殼9中，準(zhǔn)直激光器18的激光投射 直線能恰好對(duì)準(zhǔn)第一衰減片13的中心，因此準(zhǔn)直激光器18的激光投射直線、 衰減片13以及測(cè)試裝置的光軸三者交于一點(diǎn)。第二衰減片14與測(cè)試裝置的 光軸垂直，其中心定位于測(cè)試裝置的光軸，笫一衰減片13和第二衰減片14 均用來(lái)對(duì)光線衰減，從而使本裝置適用于大功率的汞燈燈室的光學(xué)特性測(cè)試。 四象限^:測(cè)器與測(cè)試裝置的光軸垂直，并且四象限纟笨測(cè)器17的中心定位于測(cè) 試裝置的光軸，經(jīng)過(guò)第一聚光鏡11和第二聚光鏡12的光線4殳射于四象P艮探 測(cè)器17上，四象限^:測(cè)器17可以沿測(cè)試裝置的光軸的方向移動(dòng)，本實(shí)施例 中四象限4笨測(cè)器17優(yōu)選》文置于如圖2所示中的位置一 15或位置二 16,四象 限探測(cè)器17放置于位置二 16時(shí)，經(jīng)過(guò)第一聚光鏡11和第二聚光鏡12的光 線成像于四象限探測(cè)器17上，位置二 16為成像位置，四象限探測(cè)器17放置 于位置一 15時(shí)，經(jīng)過(guò)第一聚光鏡11的上下邊沿光線投影于四象限探測(cè)器17 上不會(huì)發(fā)生交叉。四象限探測(cè)器17還包括可以用來(lái)放置于四象限探測(cè)器上的 遮攔片(圖中未示出)，用來(lái)定義四象限探測(cè)器接受光線投射的區(qū)域，根據(jù)不同投射區(qū)域的需要，可以選擇不同形狀的遮攔片。小孔光闌10垂直于測(cè)試裝 置的光軸，小孔光闌10的中心定位于測(cè)試裝置的光軸，根據(jù)測(cè)試需要，可以
更換不同孔徑的小孔光闌10。
圖3所示為本發(fā)明又一實(shí)施例的汞燈燈室的光學(xué)特性測(cè)試裝置的剖面結(jié) 構(gòu)圖。結(jié)合2和圖3所示，圖3實(shí)施例相對(duì)圖2實(shí)施例的主要區(qū)別在于測(cè) 試裝置還包括置于外殼上并定位于小孔光闌10與第一聚光4竟11之間的上刀 片19、下刀片20。上刀片19和下刀片20具有相同形狀和尺寸參數(shù)，上刀片 19和下刀片20上下對(duì)稱裝于外殼9上，都垂直于測(cè)試裝置的光軸，上刀片 19和下刀片20可沿垂直于測(cè)試裝置的光軸方向移動(dòng)，并可通過(guò)刀片上的刻度 裝置記錄移動(dòng)的距離，所述上刀片的下刀刃和下刀片的上刀刃均為向內(nèi)圓弧 狀。通過(guò)上刀片19和下刀片20的上下垂直移動(dòng)可以才艮據(jù)測(cè)試需要實(shí)現(xiàn)對(duì)小 孔光闌10透射過(guò)來(lái)的圓形光斑的光線的遮攔，結(jié)合四象限探測(cè)器17上的能 量的變化，因此刀片可以用于探測(cè)從小孔光闌IO透射過(guò)來(lái)的圓形光斑的邊沿 光線的刀片。
以下結(jié)合圖4至圖IO具體說(shuō)明本實(shí)施例測(cè)試裝置的光學(xué)特性測(cè)試方法。
第一步驟，提供用于空間定位測(cè)試裝置的定位裝置。
圖4所示為用本實(shí)施例測(cè)試裝置測(cè)試汞燈燈室光學(xué)特性時(shí)所應(yīng)用的定位 裝置示意圖，如圖3所示，定位裝置包括帶有尺寸刻度的導(dǎo)軌4、在導(dǎo)軌上滑 動(dòng)的三維移動(dòng)臺(tái)5，測(cè)試裝置6固定置于三維移動(dòng)臺(tái)5上。其中7是汞燈燈室， 8是汞燈燈室的外壁。通過(guò)導(dǎo)軌4和在導(dǎo)軌上滑動(dòng)的三維移動(dòng)臺(tái)5，可實(shí)現(xiàn)測(cè) 試裝置6的空間定位。
第二步驟，調(diào)整定位裝置，使定位裝置上的測(cè)試裝置的光軸與汞燈燈室 的光軸重合。圖5所示為本實(shí)施例汞燈燈室的光學(xué)特性測(cè)試裝置的光軸與燈室的光軸 對(duì)準(zhǔn)示意圖。才艮據(jù)光學(xué)特性測(cè)試，為實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量，在所有的測(cè)試之前，測(cè)
試裝置的光軸與燈室的光軸必須對(duì)準(zhǔn)。本發(fā)明裝置提供了這一功能，結(jié)合圖3 和圖4所示，光軸對(duì)準(zhǔn)前，使導(dǎo)軌4的前端與燈室外壁8接觸，使導(dǎo)軌大致 與燈室光軸21平行。點(diǎn)亮準(zhǔn)直激光器18,準(zhǔn)直激光束22射向45度傾斜的衰 減片13，經(jīng)衰減片13反射后，由于準(zhǔn)直激光器18的激光束投射直線、衰減 片13以及測(cè)試裝置的光軸三者的交點(diǎn)重合，出射的激光束23與測(cè)試裝置的 光軸24重合，出射的激光束23經(jīng)過(guò)小孔光闌IO后射向燈室的出射窗口玻璃 25。燈室的光軸21垂直于出射窗口，調(diào)整三維移動(dòng)臺(tái)5使出射的激光束23 打在燈室的出射窗口玻璃25中心并按原路反射形成圖4所示反射光束26,反 射光束26通過(guò)小孔光闌10、第一聚光鏡ll、第一衰減片13、第二聚光鏡12、 第二衰減片14,最后投射在四象限纟果測(cè)器17上，此時(shí)，四象限纟果測(cè)器17處 于位置一15。如果四象P艮探測(cè)器17的每個(gè)象限所探測(cè)的功率大體一致，則可 以判斷測(cè)試裝置的光軸24是與燈室的光軸21重合。 第三步驟，測(cè)試汞燈燈室的焦距參數(shù)。
圖6所示為汞燈燈室的第一焦點(diǎn)Fl和第二焦點(diǎn)F2的光強(qiáng)分布。由于汞 燈燈室的橢球反射鏡軸向放大的緣故，在Fl近似點(diǎn)光源的汞燈發(fā)光電弧成像 到F2后，沿光軸方向的光強(qiáng)分布不再像F1處那樣尖銳。在實(shí)現(xiàn)裝置的光軸 對(duì)準(zhǔn)以后，更換成小孔直徑為0. 1 ~ 0. 5毫米的小孔光闌10,結(jié)合圖3所示， 汞燈燈室光學(xué)特性裝置6在導(dǎo)軌4上移動(dòng)，在F2附近沿光軸進(jìn)行光強(qiáng)掃描， 探測(cè)到最大光強(qiáng)處則為F2位置，從導(dǎo)軌的刻度可讀出燈室出射窗到F2的距 離，這段距離即為燈室的焦距，從而實(shí)現(xiàn)燈室的焦距測(cè)量。
第四步驟，測(cè)試汞燈燈室的焦點(diǎn)功率和焦點(diǎn)光強(qiáng)分布。圖7所示為本實(shí)施例測(cè)試裝置測(cè)試汞燈燈室的焦點(diǎn)功率和焦點(diǎn)光強(qiáng)分布
示意圖。如圖7所示。首先，更換小孔直徑為20毫米的小孔光闌10，小孔光 闌10置于燈室的F2焦點(diǎn)處，四象限^^罙測(cè)器17位于位置二 16,此時(shí)小孔光闌 10和四象限探測(cè)器17的位置是聚光鏡11和聚光鏡12所組成的成像系統(tǒng)的物 像位置。進(jìn)一步，小孔光闌20毫米徑范圍的焦點(diǎn)光斑(基本上集中了焦點(diǎn)F2 的絕大部分能量)經(jīng)過(guò)成像系統(tǒng)縮小成像到四象限探測(cè)器17上，探測(cè)器探17 測(cè)到總的功率再除以成^f象系統(tǒng)的透過(guò)率就是汞燈燈室焦點(diǎn)F2的焦點(diǎn)功率。四 個(gè)象限探測(cè)到的能量差異說(shuō)明了焦點(diǎn)光強(qiáng)四個(gè)區(qū)域的分布特性。同時(shí)，為獲 得更詳盡的焦點(diǎn)光強(qiáng)分布情況，可以使用如圖8所示的一系列遮攔片遮攔在 四象限探測(cè)器上。當(dāng)遮攔片31遮攔于四象P艮探測(cè)器上時(shí)，它能遮攔每個(gè)象限 的一半，因此使用遮攔片31與不使用遮攔片31的兩次四象限探測(cè)器17的測(cè) 試結(jié)果相減，可以得出八個(gè)區(qū)域的焦點(diǎn)光強(qiáng)分布值。同樣，如果想得到十二 個(gè)區(qū)域的光強(qiáng)值，可以使用遮攔片系列32，遮攔片系列32的每個(gè)遮攔片的透 光區(qū)域相互之間沒(méi)有交集，三個(gè)遮攔片的透光區(qū)域的總和就是四象限探測(cè)器 面積，分別單獨(dú)使用每個(gè)遮攔片可以得到每個(gè)象限一部分的光強(qiáng)值，因此通 過(guò)三次^f吏用遮攔片系列32的不同遮攔片，測(cè)試可以得出3 x 4=12個(gè)區(qū)域的焦 點(diǎn)光強(qiáng)分布。
第五步驟，測(cè)試汞燈燈室的數(shù)值孔徑參數(shù)。
圖9所述為本實(shí)施例測(cè)試裝置測(cè)試汞燈燈室的it值孔徑示意圖。當(dāng)測(cè)試 汞燈燈室的數(shù)值孔徑時(shí)，首先，更換成小孔直徑為0.5-0. l毫米的小孔光闌 (視測(cè)試精度要求而定)。結(jié)合圖4和圖9所示，通過(guò)調(diào)整定位裝置的導(dǎo)軌4 的位置，使測(cè)試裝置的小孔光闌IO位于汞燈燈室的F2焦點(diǎn)處，四象限探測(cè) 器位于位置一15，四象限探測(cè)器置于位置一時(shí)，上邊緣光線27、下邊緣光線28投影于四象限探測(cè)器17上不會(huì)發(fā)生交叉。上邊緣光線27、下邊緣光線28
分別投影到四象限探測(cè)器的第一象限29和第三象限30。進(jìn)一步，使上刀片
19垂直于光軸向下移動(dòng)，上刀片19遮攔到上邊緣光線27時(shí)，四象限探測(cè)器
的第一象限29所探測(cè)能量將減少，同樣，使下刀片20垂直于光軸向上移動(dòng)，
下刀片20遮攔到下邊緣光線28時(shí)，四象限探測(cè)器的第三象限30所探測(cè)能量
將減少，由此方法，可以確定上邊緣光線27與下邊緣光線28之間的距離，
從刀片的刻度裝置可讀出該距離D , L是預(yù)先知道的小孔光闌到刀片的距離，
數(shù)值孔徑可由公式NA=sin (arc tan2)計(jì)算得出。為了使四象限^果測(cè)器17
2〖
能更靈敏的探測(cè)到邊緣光線，刀片的與汞燈光線相切的刀刃做成圓弧狀，因 為這樣刀片能更大范圍的與光線邊》斜目切。如圖IO所示為上刀片的形狀示意 圖，其中圓 瓜度為下刀刃。
在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下還可以構(gòu)成許多有很大差別的實(shí)
施例。應(yīng)當(dāng)理解，除了如所附的權(quán)利要求所限定的，本發(fā)明不限于在說(shuō)明書 中所述的具體實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種汞燈燈室的光學(xué)特性測(cè)試裝置，其特征在于，測(cè)試裝置包括外殼，依順序置于外殼里面的小孔光闌、第一聚光鏡、第一衰減片、第二聚光鏡和四象限探測(cè)器，以及固定于置外殼中的準(zhǔn)直激光器；第一聚光鏡與第二聚光鏡平行放置，第一聚光鏡的中心與第二聚光鏡的中心之間的連線定位為測(cè)試裝置的光軸，所述光軸垂直于第一聚光鏡與第二聚光鏡；第一衰減片置于第一聚光鏡與第二聚光鏡之間，第一衰減片與第一聚光鏡面、第二聚光鏡面之間的夾角均為45度；準(zhǔn)直激光器垂直于測(cè)試裝置的光軸，準(zhǔn)直激光器的激光投射直線、衰減片以及測(cè)試裝置的光軸三者交于一點(diǎn)；四象限探測(cè)器垂直于測(cè)試裝置的光軸，四象限探測(cè)器的中心定位于測(cè)試裝置的光軸；小孔光闌垂直于所述光軸，小孔光闌的中心定位于測(cè)試裝置的光軸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的測(cè)試裝置，其特征在于，所述測(cè)試裝置還包括用于 探測(cè)從小孔光闌透射過(guò)來(lái)的圓形光斑的邊沿光線的刀片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)試裝置，其特征在于，所述刀片置于外殼上并定 位于小孔光闌與第 一聚光鏡之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)試裝置，其特征在于，所述刀片包括上刀片和下 刀片，上刀片和下刀片都垂直于所述光軸并且都可以沿所述測(cè)試裝置的光 軸的垂直方向移動(dòng)，上刀片和下刀片均帶有用來(lái)記錄垂直方向移動(dòng)距離的 刻度裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的測(cè)試裝置，其特征在于，所述上刀片的下 刀刃和下刀片的上刀刃均為向內(nèi)圓弧狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的測(cè)試裝置，其特征在于，所述測(cè)試裝置還包括置于第二聚光鏡和四象限探測(cè)器之間的第二衰減片。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)試裝置，其特征在于，所述第二衰減片垂直于所述光軸，第二衰減片的中心定位于測(cè)試裝置的光軸。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試裝置，其特征在于，所述四象限探測(cè)器可以沿 所述測(cè)試裝置的光軸方向平4于移動(dòng)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的測(cè)試裝置，其特征在于，所述四象限探測(cè)器還包括 可以遮攔在四象限探測(cè)器上的遮攔片。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試裝置，其特征在于，所述第一聚光鏡與第二聚 光4竟的直徑相同，第一聚光鏡與第二聚光鏡的光學(xué)參數(shù)相同。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試裝置， 一種用于測(cè)試汞燈燈室的光學(xué)特性測(cè)試 方法，其特征在于包括步驟(1) 提供用于空間定位所述測(cè)試裝置的定位裝置以及汞燈燈室，測(cè) 試裝置固定于定位裝置之上，調(diào)整定位裝置，使測(cè)試裝置的光軸與汞燈燈 室的光軸重合；(2) 通過(guò)定位裝置，使測(cè)試裝置沿光軸移動(dòng)，探測(cè)處最大光強(qiáng)處即 為汞燈燈室的第二焦點(diǎn)，計(jì)算得出汞燈燈室的焦距參數(shù)；(3) 選擇第二焦點(diǎn)處汞燈燈室的光線能量能通過(guò)小孔的小孔光闌裝 于測(cè)試裝置并置于汞燈燈室的第二焦點(diǎn)處，將四象限探測(cè)器置于第二位 置，四象限探測(cè)器探測(cè)出從汞燈燈室發(fā)出的、依次經(jīng)過(guò)小孔光闌、第一聚 光鏡、第一衰減片、第二聚光鏡后的光線的總功率，通過(guò)總功率值除以衰 減率得出焦點(diǎn)功率；通過(guò)不同形狀的遮攔片實(shí)現(xiàn)對(duì)四象限^:測(cè)器不同區(qū)域 的光線遮攔，測(cè)出不同區(qū)域的焦點(diǎn)光強(qiáng)分布；其中，所述第二位置為光線依次經(jīng)過(guò)小孔光闌、第一聚光鏡、第一衰減片、第二聚光鏡后^:影到第四象限探測(cè)器后光線發(fā)生聚焦的位置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的測(cè)試方法，其特征在于，所述第二位置為光線依 次經(jīng)過(guò)小孔光闌、第一聚光鏡、第一衰減片、第二聚光鏡、第二衰減片后 投影到第四象限探測(cè)器后光線發(fā)生聚焦的位置。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的測(cè)試方法，其特征在于，在步驟(3)之后還包 括步驟(4)通過(guò)定位裝置，使測(cè)試裝置的小孔光闌置于汞燈燈室的第二 焦點(diǎn)處，將四象限纟笨測(cè)器置于第一位置，調(diào)整垂直于光軸的、與小孔光闌 平面距離為L(zhǎng)的上刀片和下刀片，當(dāng)四象限^:測(cè)器接收到^笨測(cè)到能量減少 時(shí)，停止調(diào)整上刀片和下刀片，進(jìn)一步測(cè)出上刀片和下刀片之間的距離D， 根據(jù)公式計(jì)算得出數(shù)值孔徑參數(shù)；其中，所述第一位置為邊緣光線依次經(jīng)過(guò)小孔光闌、第一聚光鏡、第 一衰減片、第二聚光鏡后投影到第四象限探測(cè)器后光線不發(fā)生交叉的位 置；
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的測(cè)試方法，其特征在于，所述第一位置為邊緣光 線依次經(jīng)過(guò)小孔光闌、第一聚光鏡、第一衰減片、第二聚光鏡、第二衰減 片后投影到第四象限探測(cè)器后邊緣光線不發(fā)生交叉的位置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種汞燈燈室的光學(xué)特性測(cè)試裝置及其測(cè)試方法，屬于光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域。汞燈燈室的光學(xué)特性測(cè)試裝置包括外殼，依次順序置于外殼里面的小孔光闌、第一聚光鏡、第一衰減片、第二聚光鏡和四象限探測(cè)器，以及定位于外殼中的刀片和準(zhǔn)直激光器。本發(fā)明所提供測(cè)試裝置與常規(guī)定位裝置的結(jié)合使用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汞燈燈室焦距、焦點(diǎn)功率、焦點(diǎn)光強(qiáng)分布三個(gè)光學(xué)特性參數(shù)測(cè)試。
文檔編號(hào)G01M11/02GK101576436SQ20081020228
公開(kāi)日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者張品翔, 斌 胡, 玲 黃 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司