投影光刻物镜中可变光栏的主要作用是通过调节物镜的数值孔径来控制系

统中的光通量，以获得不同曝光条件下的分辨力。而分辨力是光刻机的重要性

能指标，因此对可变光栏的测量与研究具有重要的意义。由于可变光栏叶片较

薄易变形、边缘不规则，接触式的测量技术并不适用于该零件的测量。本文采

用基于机器视觉的方式对其搭建一套测量系统，通过图像处理获取其尺寸参数。

该光栏边缘为正曲线多边形，而在实际应用中是将其视为圆形的，因此对如何

对该光栏的有效尺寸进行评价本文进行了研究。

本文的主要工作如下：

1、分析了光栏结构以及测量需求，搭建机器视觉测量系统。该测量系统主

要由：CCD 摄像机、照明光源、计算机组成。本文通过对现有标定技术的总结，

采用张正友标定方法对摄像机畸变进行标定，并对系统采集到的图像进行了畸

变校正。结合光栏的实际形状，采用同心圆模板对摄像机的物面分辨率进行标

定，每圆环计算出对应的物面分辨率系数，能在一定程度上提高尺寸由像素换

算成毫米的精度。

2、进行图像处理时定位到了光栏图像的亚像素级边缘，基于光栏形状的不

规则性，对其图像进行了多种近似圆（外接圆、内切圆、等效面积圆等）的拟

合获取其圆参数并计算出了相应的圆度误差。

3、本文提出对正曲线十六边形以及其几种拟合圆进行衍射模拟，通过其衍

射分辨力的相近似度来评判该光栏的有效尺寸值。通过夫琅禾费衍射的模拟，

结合对比分析，给出了一种最适合评价光栏的实际口径值的圆。

4、在测量前分析了该测量系统的误差影响因素，并对几类可控的因素进行

了误差分析实验。通过对标准件的测量，得出该测量系统的测量误差小于

0.02mm，测量重复性精度小于0.003mm。