CN101087990A - 用于两侧测量的重叠共用路径干涉仪 - Google Patents

用于两侧测量的重叠共用路径干涉仪 Download PDF

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Abstract

两个共用路径的干涉仪共享一个测量腔，用于测量不透明的测试部件的相反的侧面。在测试部件的一个侧面与第一干涉仪的参照面之间、在测试部件的另一个侧面与第二干涉仪的参照面之间、以及在第一和第二参照面之间，形成干涉图案。两个干涉仪的参照面之间的后一种测量使测试部件的相反侧面的测量能够彼此关联起来。

Description

用于两侧测量的重叠共用路径干涉仪
技术领域
用干涉仪对包括部件组件的不透明部件进行两侧测量涉及：单独地测量两侧；并且将单独测量的结果彼此关联起来以便于这两侧的比较。部件参数比较包括三维形状、轮廓、平坦性、平行性和厚度。
背景技术
用常规干涉仪很难实现不透明部件的相反侧面的测量，特别是其目的是单独测量两侧以确定各侧面的平坦性以及彼此相关地测量两侧以确定平行性和厚度。例如，可以使用单独的干涉仪对两侧进行单独测量以确定平坦性，但各测量是与其它不相关的相对测量。包括镜子组合的干涉仪已用于对两侧同时进行测量以确定厚度变化，但是组合测量并不区分这些侧面之间的差异。
块规(gage block)的相反侧和其它平面已相对于共用安装表面进行单独测量，但是结果依赖于安装的不确定变化。例如，块规的第一侧面安装在一平安装表面上，而块规的第二侧面与参照面一起均由多波长干涉仪来成像，这种干涉仪不仅测量块规的第二侧面上的变化，还测量块规的第二侧面与平安装表面之间的差异。该方法假定块规的第一侧面用其上安装它以便测量厚度和平行性的参照面已足够代表了。然而，表面不规则性(其确定也属于测量的实际目的之一)和外来污染物可能会扭曲该比较测量结果。
另一种已知的方法安排两个长波长干涉仪(即红外干涉仪)同时测量不透明部件的相反的侧面。出于校准的目的，半透明光学平板在部件被移开时被定位到两个干涉仪的视场内，并且被用于定义一个共用基础面，上述两个干涉仪的测量都参照该共用基础面。另一个工作在可见光范围中的干涉仪测量在用光学平板校准之后出现的光程长度变化。各干涉仪具有自己的参照面，并且通过不同时间和不同条件下测得的结果用光学平板对这两个参照面进行校准的过程增加了复杂性和出错的机会。
发明内容
本发明在其一个或多个较佳实施方式中将两个共用路径的干涉仪组合起来，用于测量不透明的测试部件(包括部件组件)的相反的侧面。共用路径的干涉仪中的至少一个是频移或其它长范围干涉仪，用于测量彼此相关的两个干涉仪的参照面。两个共用路径的干涉仪端对端排列，使得各参照面形成一个横跨在不透明的测试部件两侧的测量腔。一个干涉仪测量在不透明的测试部件的第一侧面及其参照面上相应的点之间的距离。另一个干涉仪测量在不透明的测试部件的第二侧面及其参照面上相应的点之间的距离。这两个重叠的干涉仪中的至少一个干涉仪(例如，频移干涉仪)也测量在两个参照面上相应的点之间的距离。根据不透明的测试部件的两侧和两个参照面的相对测量，可以计算不透明的测试部件的相反的侧面上各点之间的距离。不透明的测试部件的每一侧面可以单独定义并在空间上与其另一个侧面关联起来，以便构建不透明的测试部件的三维表示。
这样，本发明将光学干涉的精度扩展到超越了用于实现不透明测试部件三维表示的单个干涉仪的普通视场。具有不透明表面的测试部件的相反的侧面可以按常规相移干涉仪通常的精度来进行单独测量，并且可以按相似的精度彼此关联起来从而进行比较测量。参照面的测量最好与不透明测试部件的相反两侧的两个测量同时进行，以避免对时间敏感的校准误差。结果，测量可以在生产环境或其它非实验室环境中进行，并且可以适应一系列定位和对准误差，因为参照面的测量为重叠的干涉仪提供了自动自校准。参照面的间隔或定向的任何变化都可以与相反的侧面的测量同时进行测量。
两个参照面可以通过单次附加测量彼此相对地校准，而为了相对于独立数据校准两个参照面将会需要多次附加的测量。然而，这两个干涉仪可以被用于在其参照面之间进行相同的测量，以便进一步校准彼此相关的两个干涉仪的结果。
本发明作为单独且彼此相关地测量不透明部件的相反侧面的干涉系统的一个版本包括：第一和第二干涉仪，它们分别具有第一和第二参照面，这些参照面位于这些干涉仪中的至少一个干涉仪的视场内。第一干涉仪定位成用于测量不透明部件的第一侧面和第一参照面上相应的点之间的距离。第二干涉仪定位成用于测量不透明部件的第二侧面和第二参照面上相应的点之间的距离。另外，第一干涉仪定位成用于测量第一和第二参照面上相应的点之间的距离。处理器基于参照面的相对测量结果，将不透明部件的第一和第二侧面的相对测量结果彼此关联起来。
较佳地，提供一个支架，用于将不透明部件定位到第一和第二参照面之间，使得不透明部件的第一侧面与第一参照面相邻，而不透明部件的第二侧面与第二参照面相邻。两个参照面最好是部分透射部分反射的。第一干涉仪最好具有第一参照路径和第一测试路径，该第一参照路径包括来自第一参照面处的反射，而第一测试路径包括通过第一参照面到达/来自不透明部件的第一侧面的透射；第二干涉仪最好具有第二参照路径和第二测试路径，该第二参照路径包括来自第二参照面处的反射，而第二测试路径包括通过第二参照面到达/来自不透明部件的第二侧面的透射。第一干涉仪最好还具有这样的测试路径，该测试路径包括通过第一参照面到达/来自第二参照面的透射。
为了在更大范围中进行测量，第一干涉仪最好是能在一系列不同的测量光束频率处工作的频移干涉仪，用于通过第一和第二参照面之间的距离来解决基于波长的测量模糊性。
本发明作为用于测量具有第一和第二侧面的测试部件的干涉系统的另一个版本也包括第一和第二干涉仪。第一干涉仪包括第一参照面和第一光路，该第一光路传递第一测量光束以便测量测试部件的第一侧面与第一参照面之间的光程差。第二干涉仪包括第二参照面和第二光路，该第二光路传递第二测量光束以便测量测试部件的第二侧面与第二参照面之间的光程差。第一干涉仪的第一光路延伸超过测试部件的第一侧面到达第二干涉仪的第二参照面以便测量第一和第二参照面之间的光程差。处理器将在测试部件的第一和第二侧面与第一和第二参照面之间的相应光程差的测量结果与第一和第二参照面之间的光程差的测量结果组合起来，用于测量测试部件的第一和第二侧面之间的距离。
在测试部件的第二侧面与第二参照面之间的长度方向上，第一光路最好与第二光路重叠。第一参照面最好将第一测量光束分成从第一参照面处反射的第一参照光束以及透射穿过第一参照面的第一测试光束。第一测试光束最好包括从测试部件的第一侧面处反射的主横截面以及从第二参照面处反射的次横截面。第一测试光束的主和次横截面最好以接近正交入射的方式遇到测试部件的第一侧面和第二参照面。
处理器最好获得：(a)测试部件的第一侧面与第一参照面之间的平行性的第一测量；(b)测试部件的第二侧面与第二参照面之间的平行性的第二测量；以及(c)两个参照面之间的平行性的第三测量；并且该处理器将三个平行性测量组合起来以计算测试部件的第一和第二侧面之间的平行性的第四测量。
第一和第二参照面最好沿第一光路横跨在测试部件的支架的两侧，并且基本上彼此平行的延伸。第二干涉仪的第二光路可以延伸超越测试部件的第二侧面到达第一干涉仪的第一参照面以便测量第一和第二参照面之间的光程差。这样，在测试部件的第一侧面和第一参照面之间的长度方向上，第二光路与第一光路重叠。处理器将第一干涉仪对第一和第二参照面之间的光程差进行的测量与第二干涉仪对第一和第二参照面之间的光程差进行的测量进行比较，以便测量第一和第二干涉仪之间的差别。
本发明作为用于单独且彼此相关地测量测试部件的相反两侧的干涉系统的另一个版本包括用于测量测试部件的相反的侧面的第一和第二干涉仪。这些干涉仪具有至少一个用于产生第一和第二测量光束的光源以及用第一和第二测量光束对测试部件的相反的侧面进行成像的成像子系统。第一干涉仪具有第一参照面，该第一参照面将第一测量光束分成第一参照光束和第一测试光束以便测量第一参照面与测试部件的第一侧面之间的光程差以及第一参照面与第二干涉仪的第二参照面之间的光程差。第二干涉仪具有第二参照面，该第二参照面将第二测量光束分成第二参照光束和第二测试光束以便测量第二参照面与测试部件的第二侧面之间的光程差。第一测试光束具有从测试部件的第一侧面处反射的主横截面以及从第二干涉仪的第二参照面处反射的次横截面。第二测试光束具有从测试部件的第二侧面处反射的横截面。成像子系统对下列干涉图案进行成像以便相对于第一和第二参照面定位测试部件的第一和第二侧面：(a)用第一测量光束在第一参照面与测试部件的第一侧面之间形成的干涉图案；(b)用第二测试光束在第二参照面和测试部件的第二侧面之间形成的干涉图案；以及(c)用第一测量光束在第一参照面和第二参照面之间形成的干涉图案。
成像子系统可以包括：(a)第一照相机，该第一照相机同时记录在第一参照面和测试部件的第一侧面之间以及在第一参照面和第二参照面之间所形成的干涉图案的图像；以及(b)第二照相机，该第二照相机记录在第二参照面和测试部件的第二侧面之间所形成的干涉图案的图像。第一分束器最好朝着第一参照面、测试部件的第一侧面和第二参照面引导第一测量光束，并且将第一测量光束从第一参照面、测试部件的第一侧面和第二参照面重新引导至第一照相机。第二分束器最好朝着第二参照面和测试部件的第二侧面引导第二测量光束，并且将第二测量光束从第二参照面和测试部件的第二侧面重新引导至第二照相机。第一和第二分束器最好是偏振分束器并且与第一和第二偏振修正元件两者配合着工作，第一偏振修正元件位于第一分束器和第一参照面之间以便于将反射的第一测量光束重新引导至第一照相机，并且第二偏振修正元件位于第二分束器和第二参照面之间以便于将反射的第二测量光束重新引导至第二照相机。第一和第二偏振修正元件最好提供相反方向偏振旋转，以便将第一测量光束与第二照相机隔开并且将第二测量光束与第一照相机隔开。
或者，可以使用这样的分束器，该分束器将光源分成第一和第二测量光束并且将反射的第一和第二测量光束重新引导至成像子系统。该分束器最好是偏振分束器，并且与位于该分束器和第一参照面之间的第一偏振修正元件配合着工作以便将反射的第一测量光束重新引导至成像子系统，并且还与位于该分束器和第二参照面之间的第二偏振修正元件配合着工作以便将反射的第二测量光束重新引导至成像子系统。偏振修正元件最好提供累积偏振旋转以便将第一和第二测量光束的反射部分引导至成像子系统并且防止第一和第二测量光束中透射穿过两个参照面的其它部分到达成像子系统。分束器可以是两个分束器中的第一个分束器。第二分束器将反射的第一测量光束引导至第一照相机，并且将反射的第二测量光束引导至第二照相机。
第二测试光束的横截面可以像第一测试光束那样被分成从测试部件的第二侧面处反射的主横截面以及从第一参照面处反射的次横截面。成像子系统可以进一步被安排成用第二测量光束对第一参照面和第二参照面之间形成的干涉图案进行成像。
因此，第一和第二干涉仪可以都被安排成产生在第一和第二参照面之间的干涉图案。第一干涉仪最好与第一参照面和测试部件的第一侧面之间的干涉图案同时形成在第一和第二参照面之间的干涉图案。第二干涉仪最好与第二参照面和测试部件的第二侧面之间的干涉图案同时形成在第一和第二参照面之间的干涉图案。因为这两个干涉仪使两个参照面彼此关联起来并且使这两个参照面与其各自对测试部件的测量结果关联起来，所以测试部件的相反的侧面可以连续地测量，同时仍然精确地彼此关联；因为相对于这两个参照面之间的相伴测量结果便可以解决在相反侧面测量之间出现的测试部件与参照面的关系变化。在安装测试部件之前，多余的测量可以被用于进一步校准这两个干涉仪或用于测量离参照面预计形状的任何偏移。
本发明作为一种测量测试部件的相反的侧面并使测试部件的相反的侧面彼此相对定位的方法的另一个版本包括将测试部件安装到第一干涉仪的第一参照面与第二干涉仪的第二参照面之间。第一测量光束通过第一干涉仪传播，而第二测量光束通过第二干涉仪传播。第一测量光束的第一参照光束部分从第一参照面处反射，并且第一测量光束的第一测试光束部分透射穿过第一参照面。第一测试光束的主横截面从测试部件的第一侧面处反射，并且第一测试光束的次横截面从第二参照面处反射。在第一参照面和测试部件的第一侧面之间以及在第一参照面和第二参照面之间由第一测量光束形成的干涉图案被同时成像。
另外，第二测量光束的第二参照光束部分从第二参照面处反射，并且第二测量光束的第二测试光束部分透射穿过第二参照面。第二测试光束的主横截面从测试部件的第二侧面处反射。在第二参照面和测试部件的第二侧面之间由第二测量光束形成的干涉图案被成像。处理由第一测量光束形成的两个干涉图案以及由第二测量光束形成的干涉图案，以便测量测试部件的第一和第二侧面并使测试部件的第一和第二侧面彼此相对地定位。
较佳地，该方法还包括：反射来自第一参照面的第二测试光束的次横截面；同时对在第二参照面和测试部件的第二侧面之间由第二测量光束形成的干涉图案和对在第一和第二参照面之间由第二测量光束形成的干涉成像。相伴的处理步骤还包括：处理在第一和第二参照面之间由第二测量光束形成的干涉图案，以便相对于第一和第二参照面单独定位测试部件的第一和第二侧面。结果，可以接连执行同时对第一测量光束所形成的干涉图案进行成像的步骤以及同时对第二测量光束所形成的干涉图案进行成像的步骤。
为了明确地测量距离，第一测量光束最好在多个不同的波长处移动，并且对第一测量光束所形成的干涉图案同时进行成像的步骤包括：对多个不同波长的每一波长处的第一测量光束所形成的干涉图案同时进行成像。相伴的处理步骤包括：处理由多个不同波长处的第一测量光束所形成的干涉图案，以便测量第一参照面和测试部件的第一侧面之间以及第一和第二参照面之间明确的距离。
第二测量光束的波长也可以在多个不同的波长上移动，并且对第二测量光束所形成的干涉图案进行成像的步骤可以相似地扩展成包括：对多个不同波长的每一波长处的第二测量光束所形成的干涉图案进行成像。处理的步骤还可以扩展成包括：处理多个不同波长处的第二测量光束所形成的干涉图案，以便测量第二参照面和测试部件的第二侧面之间明确的距离。
附图说明
图1是干涉系统的图，它包括两个重叠的共用路径的干涉仪，这两个干涉仪具有单独的光源和照相机以便于对不透明测试部件的相反的侧面进行测量。
图2是上述两个共用路径的干涉仪之间共享的测量腔的放大图。
图3A描绘了在部件一侧与上述两个干涉仪中的第一干涉仪的参照面之间以及在上述两个干涉仪的两个参照面之间由第一干涉仪形成的干涉图案。
图3B描绘了在部件另一侧与上述两个干涉仪中的第二干涉仪的参照面之间以及在上述两个干涉仪的两个参照面之间由第二干涉仪形成的干涉图案。
图4是备选干涉系统的图，它包括两个重叠的共用路径的干涉仪，这些干涉仪具有偏振管理系统以便于分离上述两个干涉仪所得到的测量结果。
图5是图4所示两个共用路径的干涉仪之间共享的测量腔的放大图。
图6A描绘了在部件一侧与图5所示两个干涉仪中的第一干涉仪的参照面之间以及在这两个干涉仪的两个参照面之间由第一干涉仪形成的干涉图案。
图6B描绘了在部件另一侧与图5所示两个干涉仪中的第二干涉仪的参照面之间以及在这两个干涉仪的两个参照面之间由第二干涉仪形成的干涉图案。
图7是备选干涉系统的图，该系统具有两个重叠的共用路径的干涉仪，这两个干涉仪共享照相机以便交替地对测试部件的相反侧面进行成像。
图8是备选干涉系统的图，它包括两个重叠的共用路径的干涉仪，这两个干涉仪共享光源和照相机。
图9是备选光学系统的图，它包括两个重叠的共用路径的干涉仪，这两个干涉仪共享光源。
图10是包含不透明的测试部件的共享测量腔的放大图，该部件在各个侧面都具有多个表面。
图11A描绘了在部件一侧的多个表面与两个重叠的干涉仪中的第一干涉仪的参照面之间以及在这两个干涉仪的两个参照面之间由第一干涉仪形成的干涉图案。
图11B描绘了在部件另一侧的多个表面与两个重叠的干涉仪中的第二干涉仪的参照面之间以及在这两个干涉仪的两个参照面之间由第二干涉仪形成的干涉图案。
具体实施方式
图1示出了一种将第一和第二共用路径干涉仪12和14组合起来的干涉测量系统10，该系统10用于测量不透明的测试部件20的相反的第一和第二侧面16和18。不透明的测试部件20可以是由在共用路径干涉仪所传播的频率范围内不透射的材料制成的，或者该部件对这种频率作充分地漫射以排除这种频率的有序透射。第一和第二干涉仪12和14分别包括第一和第二光源22和24以及第一和第二光束成形器26和28。第一和第二光源22和24最好是频率可调谐光源，用于产生相应的第一和第二测量光束32或34，这些光束可以在一连串不同波长上变化从而实现频移干涉。第一和第二光束成形器26和28最好包括光束扩展器和准直器，用于建立预定横向尺寸的第一和第二测量光束32和34。
第一和第二光源22和24最好是带有可调反馈系统的半导体二极管激光器，能够在一连串不同的频率处移动激光频率。在标题为“Mode-SelectiveFrequency Tuning System”的共同转让的美国专利申请10/946,692中揭示了特别适合于实现本发明的这种频率可调光源的示例，该专利申请引用在此作为参考。标题为“Tunable Laser System having an Adjustable External Cavity”的美国专利6,690,690揭示了其它示例，该专利也引用在此作为参考。
在第一和第二干涉仪12和14内，第一和第二测量光束32和34沿第一和第二共用光路36和38传播，穿过第一和第二快门42和44以及第一和第二分束器46和48，然后到达第一和第二隔板52和54。第一和第二快门42和44的打开和关闭最好由共用的处理器/控制器50来协调，以便交替地阻挡来自第一光源22或第二光源24的光传播从而防止来自干涉仪12或14的光两相混合。第一和第二分束器46和48沿第一和第二共用路径36和38透射第一和第二测量光束32和34的部分从而使它们到达第一和第二隔板52和54，并且将第一和第二测量光束32和34从第一和第二隔板52和54处沿第一和第二共用光路36和38返回的那些部分分别反射到第一和第二照相机56和58，这两个照相机被包括在成像子系统中。第一和第二分束器46和48采用如下形式：薄膜分束器，分束立方体，或基于振幅或偏振分离的分束板。照相机56和58最好包括检测器阵列，用于和对测试部件20的相反的侧面成像的任何成像光学系统一起测量穿过视场的光束强度。
第一和第二干涉仪12和14的第一和第二共用路径36和38从分束器46和48处起，沿一个方向延伸到第一和第二隔板52和54，沿另一个方向延伸到第一和第二照相机56和58。如图2所示，第一和第二隔板52和54分别包括第一和第二参照面62和64，这些参照面将第一和第二测量光束32和34分割成第一和第二测试光束66和68以及第一和第二参照光束72和74。第一和第二参照面62和64使第一和第二参照光束72和74沿第一和第二共用光路36和38回射，并且使第一和第二测试光束66和68朝着不透明的测试部件20的相反的第一和第二侧面16和18透射。隔板52和54可以采用Fizeau物镜或窗口的形式，并且由基本上透光的材料制成。然而，参照面62和64(最好是平的)是部分反射且部分透射的。需要部分反射性是为了反射参照光束72和74，需要部分透射性是为了两次透射测试光束66和68。参照面62和64最好在与光轴垂直的方向上延伸，并且沿共用光轴横跨在不透明部件20的两边。隔板52和54的外表面61和65最好是防反射的或相对倾斜(如图所示)，以避免沿测试路径产生附加的反射传播。
这两个参照面62和64在两者之间定义了一个共享测量腔40，在该测量腔40内两个干涉仪12和14重叠。除了在共享测量腔40内，各测量光束32和34的测试和参照光束部分都彼此重叠，所以共用路径干涉仪12和14内的干扰效应减轻了。在共享测量腔内，测试光束66和68的部分彼此重叠，作为这两个干涉仪12和14所得到的相关测量结果的基础。第一共用路径干涉仪12的第一测试光束66沿第一测试路径76传播并越过参照面62。第一测试光束66的主横截面70(图3A的图像中可以看到)从不透明的测试部件20的第一侧面16处反射，并且第一测试光束66的次横截面71从第二共用路径干涉仪14的第二参照面64处反射。第二共用路径干涉仪14的第二测试光束68沿第二测试路径78传播并越过参照面64，并且具有从不透明的测试部件20的第二侧面18处反射的主横截面80(图3B的图像中可以看到)以及从第一共用路径干涉仪12的第一参照面62处反射的次横截面81。因此，沿整个第一和第二测试路径76和78越过这两个干涉仪12和14的参照面62和64之间的共享测量腔40，第一和第二测试光束的次横截面71和81重叠。第一和第二测试光束66和68的主横截面70和80在纵向上与相同测试光束66和68的次横截面71和81重叠，但彼此并不重叠。
在各次反射时，第一测试光束66与第一参照光束72在第一参照面62处重新组合起来，从而产生在第一测试光束66的主横截面70之内第一参照面62与测试部件20的第一侧面16之间的主干涉图案82以及在第一测试光束66的次横截面71之内第一参照面62和第二参照面64之间的次干涉图案83。在相似的各次反射时，第二测试光束68与第二参照光束74在第二参照面64处重新组合起来，从而产生在第二测试光束68的主横截面80之内第二参照面64与测试部件20的第二侧面18之间的主干涉图案84以及在第二测试光束68的次横截面81之内第二参照面64和第一参照面62之间的次干涉图案85。第一照相机56同时记录由第一共用路径干涉仪12所产生的主和次干涉图案82和83的图像，并且第二照相机58同时记录由第二共用路径干涉仪14所产生的主和次干涉图案84和85的图像。
通常，干涉图案(它记录测试和参照光束之间干涉所引起的强度变化)具有非常狭窄的模糊间隔，通过这种间隔强度变化可以被解释成距离变化。除非可以对表面形状作出假设，否则该模糊间隔作为表面高度变化的测量结果通常限于测量光束波长的一半左右。在可见光范围中，这在一微米以下，这对于测量横跨共享测量腔40(其中含有测试部件20)的预期距离(以毫米计)而言太小了。
因此，这两个共用路径干涉仪12和14最好排列成收集附加信息，以便将模糊间隔的测量扩展到更有用的横跨共享测量腔40的测量距离的范围。较佳的方法包括将干涉仪12和14中的至少一个或最好两个安排成频移干涉仪，这种干涉仪在不同测量光束波长的范围内收集干涉数据。作为光束频率循序变化的结果，干涉光束所产生的干涉条纹图案内的像素强度通过相长和相消干涉的循环以有序的方式变化，并且循环变化率正比于干涉光束之间的光程差。处理器/控制器50最好安排成与照相机56和58相连以包括帧抓取器从而记录在多个不同测量光束频率处被成像到照相机56和58的检测器阵列上的干涉图案。各像素的强度数据最好被排列成一组，并且参照(例如，根据其顺序)在产生它时所处的测量光束频率。在处理器50内估计出作为测量光束频率的函数的、与像素强度变化率有关的附加信息，以解决更大范围中记录的干涉测量。
在标题为“Common-Path Frequency-Scanning Interferometer”的美国专利申请10/465,181中描述了适用于本发明的频移干涉仪的一个示例，该专利申请引用在此作为参考。在标题为“Multi-Stage Date Processing for Frequency-Scanning Interferometer”的美国专利6,741,361以及标题为“Phase-ResolvedMeasurement for Frequency-Shifting Interferometry”的美国专利申请10/946,690中，有所涉及的处理的进一步描述，它们引用在此作为参考。
第一干涉仪12测量在第一参照面62和测试部件20的第一侧面16上相应的点之间的光程差P1以及在第一参照面62和第二参照面64上相应的点之间的光程差R1。第二干涉仪14测量在第二参照面64和测试部件20的第二侧面18上相应的点之间的光程差P2以及在第二参照面64和第一参照面62上相应的点之间的光程差R2。
第一和第二侧面16和18的两个干涉测量结果P1和P2可以与第一和第二参照面62和64的测量结果R1和R2组合起来，从而使这两个侧面16和18的测量结果彼此相互关联，比如用于计算厚度t以及侧面16和18的平行性等参数。第一和第二参照面62和64上相应的点之间的距离测量结果与参照面62和64的假定形状一起可用于计算：与不透明部件的第一和第二侧面上的点所对应的参照面上的点相一致的各参照面之间其它相应的点处的距离测量结果。通过从第一和第二参照面上其它相应的点之间距离测量结果所推导出的、在第一和第二参照面上相应的点之间的距离中减去不透明部件的第一和第二侧面16和18以及第二参照面62和64上相应的点之间的相应距离P1和P2的测量结果，处理器50便提供了不透明部件的第一和第二侧面16和18上相应的点之间的部件厚度的测量。
第一和第二参照面62和64的第二测量结果R1或R2在很大程度上是多余的，但是可用于监控在相反侧面16和18的测量之间两个干涉仪12和14的共享测量腔40的任何变化。在将测试部件20安装到参照面62和64之间合适的位置之前，关于R1和R2的多余测量允许两个干涉仪12和14相对于彼此校准。
例如，第一干涉仪12可以在关闭快门44从而排除第二干涉仪14的情况下工作，这防止第二干涉仪14的光进入第一干涉仪12。相似的是，第二干涉仪14可以在关闭快门42从而排除第一干涉仪12的情况下工作，这防止第一干涉仪12的光进入第二干涉仪14。若不使用快门，则可以相对于部件20调整孔径的大小以阻挡光到达次横截面83或85中的一个或另一个。
第一和第二激光光源22和24可以在相同或不同的光束频率下工作。例如，光源22或24之一的频率范围可以不同于另一个光源的频率范围。两个光源22和24的频率范围可以重叠，同时由这两个光源22和24输出的瞬时频率可以不同。若不使用快门42和44，可以使用一个或多个光谱滤波片来防止光线在两个干涉仪12和14之间的不利的混合。这种光谱滤波片最好位于照相机56和58附近或者作为照相机56和58的一部分。
最好避免两个干涉仪12和14的成像系统之间的光的混合，以保持期望的图像对比度。然而，尽管有这种混合，通过不理会升高的背景光等级，仍然可以估计出干涉图案82、83、84和85。例如，通过调节照相机56和58或其相关的处理软件以适应(例如减去)干涉仪12和14之间交换的升高的背景光等级，便可以在没有快门42和44的情况下操作干涉测量系统10。
图4示出了一种备选干涉测量系统90，其中使用了偏振管理以便在重叠的第一和第二共用路径干涉仪92和94之间分离光线。相似的标号应用于与干涉测量系统10共用的元件。
作为快门的替代，测量系统90包括与第一和第二偏振分束器96和98组合起来的相应的互补型第一和第二偏振修正元件102和104。第一和第二偏振修正元件102和104最好是彼此互补的四分之一波片(例如，双折射轴定位在+/-45度)。通过透射一个正交偏振分量(例如，s偏振光)并反射(即丢弃)其它正交偏振分量(例如，p偏振光)，第一和第二偏振分束器96和98将来自第一和第二光源22和24的非偏振光转换成线偏振光。预偏振光也可以用于穿过偏振分束器96和98的初始透射。
在首次遇到第一和第二偏振修正元件102和104时，各测量光束32和34从线偏振光(例如，s偏振光)转换成圆偏振光。从共享测量腔100处返回的圆偏振光在第二次遇到第一和第二偏振修正元件102和104时被转换成正交的偏振分量(例如，p偏振光)。第二次遇到第一和第二偏振分束器96和98便朝着相应的第一和第二照相机56和58反射该正交偏振测量光束36和38。
来自第一干涉仪92且穿过共享测量腔100进入第二干涉仪94的任何圆偏振光将遇到互补型偏振修正元件104，该元件104使偏振修正元件102的效果相反并且使该线偏振光(例如，s偏振光)透射过偏振分束器98而非将光线朝着照相机58反射。相似的是，来自第二干涉仪94且穿过共享测量腔100进入第一干涉仪92的任何圆偏振光将遇到互补型偏振修正元件102，该元件102使偏振修正元件104的效果相反并且使该线偏振光(例如，s偏振光)透射过偏振分束器96而非将光线朝着照相机56反射。
备选测试部件110被安装在测量腔100内的支持固定装置112上。用于测试部件110的支持固定装置112以及用于本发明所预计的任何其它测试部件的支持固定装置可以采用各种形式，其中包括图示的边缘支持物或测试部件任一侧上的支持物。如图5所示，测试部件110具有环形，它带有中空中心部分114。与先前的实施方式相似的是，参照面62和64反射第一和第二测量光束32和34的第一和第二参照光束部分72和74，并且透射第一和第二测试光束部分66和68。
第一测试光束66具有与测试部件120的第一侧面116的环形相匹配的环形主横截面120(图6A所示图像内可以看到)以及与测试部件110的中空中心部分114的圆形相匹配的次横截面121。第一测试光束66的主横截面120从测试部件120的第一侧面116处反射。次横截面121穿过测试部件110的中空中心部分114，并且从第二参照面64处反射。被成像到照相机56的检测器阵列上的是来自第一参照面62和测试部件120的第一侧面116的反射之间所形成的主干涉图案122以及来自第一和第二参照面62和64的反射之间所形成的次干涉图案123。
第二测试光束68具有与测试部件120的第二侧面118的环形相匹配的环形主横截面130(图6B所示图像内可以看到)以及与测试部件110的中空中心部分114的圆形相匹配的次横截面131。第二测试光束68的主横截面130从测试部件120的第二侧面118处反射。次横截面131穿过测试部件110的中空中心部分114，并且从第一参照面62处反射。被成像到照相机58的检测器阵列上的是来自第二参照面64和测试部件120的第二侧面118的反射之间所形成的主干涉图案124以及来自第一和第二参照面62和64的反射之间所形成的次干涉图案125。
干涉测量系统90内的偏振管理允许两个照相机56和58同时收集关于测试部件112的第一和第二侧面116和118的信息。因此，干涉仪92和94都经历相同的时间相关变化(例如，温度)。尽管为了使相反的侧面116和118的测量彼此在空间方面关联起来仅需要次干涉图案123和125中的一个或另一个，但是测量腔100的多余测量可用于监控任何能对第一和第二干涉仪92和94造成不同影响的干扰。如果两个干涉仪92和94提供在给定容差内大约相等的测量腔100的测量结果(即参照面62和64之间的距离)，则两个干涉仪92和94所得到的关于测试部件120的相反的侧面116和118的测量结果可以在置信度很高的情况下彼此在空间方面关联起来(例如，在相同的给定容差内)。测量腔100的两个测量结果的平均值可以被用于使两个参照面62和64彼此更精确地关联起来，以便平衡测量结果中的任何误差。或者，基于为了更好地使参照面62和64的两个同时测量结果相等而必需的系统修正，可以对相反的侧面116和118中的一个或另一个的测量结果做出校正。
图7所示的备选干涉测量系统140从带有单个照相机146的第一和第二共用路径干涉仪142和144中收集干涉数据。第一和第二快门152和154可用于交替地阻挡光线通过两个干涉仪142和144的传播。快门152和154沿第一和第二共用光学路径156和158定位在这两个干涉仪142和144的共享测量腔150与照相机146之间，使得从一个干涉仪142或144到另一个干涉仪144或142穿过共享测量腔150的任何光都被阻挡，不能到达照相机146。
分束器160将干涉仪142和144的第一和第二共用光学路径156和158组合起来，使得这两个路径156和158虽然被快门152和154中断但仍然导向单个照相机146。尽管分束器160以及分束器46和48都是强度划分型分束器，但是也可以使用偏振分束器从而更有效地利用光源22和24所发出的光。例如，分束器96和98以及干涉测量系统90的偏振修正元件102和104可以被用于将更多的光从测量腔150引导至照相机146。假设两个干涉仪142和144的偏振管理在这两个干涉仪142和144之间传播正交偏振光，则也可以安排分束器160作为偏振分束器从而更有效地将来自各干涉仪142和144的光引导至单个照相机146。
图8的备选干涉测量系统170将偏振管理与光束阻挡组合起来从而用单个光源176和单个照相机178来操作两个重叠的共用路径的干涉仪172和174。偏振分束器180将单个光源176的输出分成第一和第二正交偏振测量光束182和184(例如，s偏振光和p偏振光)。当首次遇到第一和第二偏振修正元件186和188时，这两个偏振修正元件186和188将线偏振光转换成圆偏振光。第一和第二快门192和194可用于交替地阻挡第一和第二测量光束182和184。
按顺序地测量中空测试110部件的第一和第二侧面116和118。为了测量第一侧面116，打开第一快门192以允许线性偏振的(例如，s偏振的)第一测量光束182到达共享测量腔190，并且关闭快门194以阻挡第二测量光束184的进一步传播。从测试部件110的第一侧面116处以及从第二参照面64处反射的光线与从第一参照面62处反射的光线组合起来，并且一起往回传播穿过第一快门192和第一偏振修正元件186，从而作为正交线偏振光(例如，p偏振光)返回到偏振分束器180处，该偏振光又被反射到照相机178。相似的是，为了测量第二侧面118，打开第二快门194以允许线性偏振的(例如，p偏振的)第二测量光束184到达共享测量腔190，并且关闭快门192以阻挡第一测量光束182的进一步传播。从测试部件110的第二侧面118处以及从第一参照面62处反射的光线与从第二参照面64处反射的光线组合起来，并且一起往回传播穿过第二快门194和第二偏振修正元件188，从而作为正交线偏振光(例如，s偏振光)返回到偏振分束器180处，该偏振光又被透射到照相机178。
因此，当打开快门192并关闭快门194时，照相机178同时记录在第一参照面62与测试部件的第一侧面116之间的主干涉图案120(参照图6A)以及在第一和第二参照面62和64之间的次干涉图案121。或者，当打开快门194并关闭快门192时，照相机178同时记录在第二参照面64与测试部件的第二侧面118之间的主干涉图案130(参照图6B)以及在第一和第二参照面62和64之间的次干涉图案131。
第一和第二测量光束182和184所穿行的光程长度大约相等，使得可以使用相同的成像系统(例如，与照相机178相关联的光学系统)通过不同的干涉仪172和174对测试部件的相反的侧面116和118进行成像。尽管相反的侧面116和118的测量是由时间分开的，但是使用相同的光源176和相同的照相机178减少了干涉仪172和174之间的系统误差。两个参照面62和64之间多余的测量可以被用于测量关于相反的侧面116和118的测量结果的任何时间相关效应。也可以采用重复测量以便估计或补偿上述时间效应。
图9示出了另一个干涉测量系统200，用于测量测试部件20的相反的侧面16和18。同样，端对端安排两个共用路径的干涉仪202和204，使它们横跨共享测量腔210。这两个干涉仪202和204共享单个光源176，但是包括第一和第二照相机206和208，用于同时测量测试部件20的相反的侧面16和18。干涉测量系统10、90或140中的任一个也可以被安排成带有单个光源，其输出按强度或偏振被分成两个测量光束以便单独传播通过重叠的干涉仪。
在测量系统200中，偏振分束器180将单个光源176的输出分成第一和第二正交偏振测量光束212和214(例如，s偏振光和p偏振光)。在首次遇到第一和第二偏振修正元件186和188时，这两个偏振修正元件186和188将线偏振光转换成圆偏振光。两个测量光束212和214沿着各干涉仪202和204的第一和第二共用路径216和218朝着共享测量腔210同时传播。
第一测量光束212作为参照光束从第一参照面62处反射，并且作为不同横截面的测试光束从测试部件的第一侧面16和第二参照面64处反射。第一测量光束的反射部分沿相同的共用路径216返回，第二次穿过偏振修正元件186到达偏振分束器180。第二次遇到偏振修正元件186时，该偏振修正元件186将返回的第一测量光束212从圆偏振光转换成正交线偏振光(例如，p偏振光)，该线偏振光从偏振分束器180处朝着第二偏振分束器220和照相机206和208反射。第一测量光束中不想要的部分可以透射过共享测量腔210，并且进入第二干涉仪204，从而朝着分束器180沿第二共用路径218传播。与偏振修正元件188相遇产生了与修正元件186相遇相似的结果，即将第一测量光束中不想要的部分转换成了正交线偏振光(例如，p偏振光)。第一测量光束中不想要的部分从不同的方向靠近分束器180，并且接下来分束器180处的反射将不想要的部分从照相机206和208处引开。
与第一测量光束212的反射同时发生的是，第二测量光束214作为参照光束从第二参照面64处反射，并且作为不同横截面的测试光束从测试部件的第二侧面18和第一参照面62处反射。第二测量光束214的反射部分沿相同的共用路径218返回，第二次穿过偏振修正元件188到达偏振分束器180。第二次遇到偏振修正元件188时，该偏振修正元件188将返回的第二测量光束214从圆偏振光转换成正交线偏振光(例如，s偏振光)，该线偏振光朝着第二偏振分束器220和照相机206和208透射穿过偏振分束器180。第二测量光束中不想要的部分可以透射过共享测量腔210，并且进入第一干涉仪192，从而朝着分束器180沿第一共用路径216传播。与偏振修正元件186相遇便将第二测量光束中不想要的部分转换成了正交线偏振光(例如，s偏振光)。第二测量光束中不想要的部分从不同的方向靠近分束器180，并且在离开照相机206和208的方向上透射穿过分束器180。
偏振分束器220将第一测量光束212中返回的线偏振(例如，p偏振)部分反射到第一照相机206，并且将第二测量光束214中返回的线偏振(例如，s偏振)部分透射到第二照相机208。因此，两个照相机206和208同时记录与图3A和3B的干涉图案相似的干涉图案，像是由这两个重叠的干涉仪202和204单独产生的，同时偏振管理被用于防止不想要的光在干涉仪202和204之间进行不利地混合。
图10示出了含不透明的测试部件240的共享测量腔230，该测试部件240具有复合的相对的侧面。例如，测试部件240的一侧包括第一侧面241和243，而测试部件240的相反的一侧包括第二侧面245、247和249。第一侧面241和243以及第二侧面245和249彼此基本上平行地延伸，但沿共享测试腔230的光轴232有不同的偏移。第二侧面247相对于其它测试部件表面241、243、245和249有一定的倾斜。共享测量腔230可以被嵌入先前描述过的干涉测量系统10、90、140、170和200中的任一个之中。
第一和第二测量光束242和244被第一和第二参照面62和64分成反射的参照光束246和248以及透射的测试光束252和254。测试光束252具有从两个侧面241和243处反射的主横截面250(图11A所示图像中可以看到)以及从第二参照面64处反射的环绕的次横截面251。测试光束254具有从三个第二侧面245、247和249处反射的主横截面260(图11B所示图像中可以看到)以及从第一参照面62处反射的环绕的次横截面261。
在如此反射之后，第一测试光束252与第一参照光束246重新组合起来，并且产生在第一侧面241和第一参照面62之间的第一主干涉图案256、在第一侧面243和第一参照面62之间的第二主干涉图案258、以及在第一和第二参照面62和64之间的次干涉图案259。第二测试光束254与第二参照光束248重新组合起来，并且产生在第二侧面245和第二参照面64之间的第一主干涉图案264、在第二侧面247和第二参照面64之间的第二主干涉图案266、在第二侧面249和第二参照面64之间的第三主干涉图案268、以及在第一和第二参照面62和64之间的次干涉图案269。
通过根据频移干涉来改变测量光束频率并处理变化率，干涉图案256和258可以被转换成第一侧面241和243离第一参照面62的距离的测量结果P1a和P1b，干涉图案264、266和268可以被转换成第二侧面245、247和249与第二参照面64之间得到的距离测量结果P2a和P2b以及它们之间的过渡段，并且干涉图案259和269可以被转换成在第一和第二参照面62和64之间的多余的距离测量结果R1和R2。基于这些测量结果，可以使用进一步的处理来解析相反的侧面241、243与245、247、249之间的距离(比如距离t1和t2)。事实上，相反的侧面241、243与245、247、249可以与共用的数据关联起来，比如用于构建测试部件240的三维模型的参照面62或64。
如图12所示，另一种干涉测量系统270的单个激光光源272(它可以与上文已描述的那些中的任一种相似)可以和分束器274安排在一起，用于通过光纤276和278将光提供给两个干涉仪12和14。较佳地，光纤276和278是单模光纤，为两个干涉仪12和14提供单个点光源。光纤276和278允许有更多的灵活性来定向并定位激光光源272，比如在具有处理器50的共用壳内。
尽管已参照许多特定的实施方式进行了描述，但是本领域的技术人员应该理解，根据本发明的整体内容，许多变体都是可能的。例如，所示共享测量腔的参照面在水平方向上横跨在测试部件的两侧，但是参照面也可以在垂直平面上或特定应用所适合的任何其它方向上横跨在测试部件的两侧。

Claims (43)

1.一种用于测量不透明部件的相反的侧面的干涉系统，测量相反的侧面既是单独进行的也是彼此相关地进行的，所述干涉系统包括：
具有第一参照面的第一干涉仪；
具有第二参照面的第二干涉仪；
所述第一和第二参照面位于所述干涉仪中的至少第一干涉仪的视场内；
所述第一干涉仪定位成用于测量在所述不透明部件的第一侧面与所述第一参照面上相应的点之间的距离；
所述第二干涉仪定位成用于测量在所述不透明部件的第二侧面与所述第二参照面上相应的点之间的距离；
所述第一干涉仪也定位成用于测量在所述第一和第二参照面上相应的点之间的距离；以及
处理器，所述处理器基于所述参照面之间的距离测量使所述不透明部件的第一和第二侧面的有关测量彼此关联起来。
2.如权利要求1所述的系统，还包括用于将所述不透明部件定位到所述第一和第二参照面之间的支架。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一和第二参照面既是部分透射的又是部分反射的。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一干涉仪具有第一参照路径和第一测试路径，所述第一参照路径包括来自所述第一参照面的反射，所述第一测试路径包括穿过所述第一参照面到达和来自所述不透明部件的第一侧面的透射；并且所述第二干涉仪具有第二参照路径和第二测试路径，所述第二参照路径包括来自所述第二参照面的反射，所述第二测试路径包括穿过所述第二参照面到达和来自所述不透明部件的第二侧面的透射。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一干涉仪还具有一测试路径，该测试路径包括穿过所述第一参照面到达和来自所述第二参照面的透射。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一干涉仪是一种工作在一连串不同测量光束频率处的频移干涉仪，用于解决基于波长的测量模糊性。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述频移干涉仪提供了足够大的测量范围以明确地确定所述第一和第二参照面之间的距离。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一和第二干涉仪都是频移干涉仪，用于明确地测量在所述不透明部件的第一侧面与所述第一参照面之间以及在所述不透明部件的第二侧面与所述第二参照面之间的距离。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，与所述不透明部件的第一和第二侧面上的点相对应的所述第一和第二参照面上的点不同于彼此相对应的第一和第二参照面上用于测量第一和第二参照面之间距离的那些点。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第一和第二参照面具有假定的形状，并且所述第一和第二参照面上相应的点之间的距离测量与假定的形状一起允许计算与所述不透明部件的第一和第二侧面上的点所对应的参照面上的点相一致的参照面之间其它相应的点处的距离测量。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，通过从由第一和第二参照面上其它相应的点之间的距离测量获得的、在第一和第二参照面上相应的点之间的距离中减去在不透明部件的第一和第二侧面以及第一和第二参照面上相应的点之间的相应距离测量，所述处理器测量不透明部件的第一和第二侧面上相应的点之间的部件厚度。
12.一种用于测量具有第一和第二侧面的测试部件的干涉系统，包括：
第一干涉仪，它具有第一参照面和第一光路，所述第一光路用于传送第一测量光束以便测量所述测试部件的第一侧面与所述第一参照面之间的光程差；
第二干涉仪，它具有第二参照面和第二光路，所述第二光路用于传送第二测量光束以便测量所述测试部件的第二侧面与所述第二参照面之间的光程差；
所述第一干涉仪的第一光路超越所述测试部件的第一侧面延伸到所述第二干涉仪的第二参照面，以便测量所述第一和第二参照面之间的光程差；以及
处理器，所述处理器将所述测试部件的第一和第二侧面与所述第一和第二参照面之间的相应光程差的测量与所述第一和第二参照面之间的光程差的测量组合起来，以便测量所述测试部件的第一和第二侧面之间的距离。
13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述第一光路在所述测试部件的第二侧面与所述第二参照面之间的长度方向上与所述第二光路重叠。
14.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述第一参照面将所述第一测量光束分成从所述第一参照面处反射的第一参照光束以及透射过所述第一参照面的第一测试光束。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述第一测试光束包括从所述测试部件的第一侧面处反射的主横截面以及从所述第二参照面处反射的次横截面。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述第一测试光束的主与次横截面以接近正交的方式入射到所述测试部件的第一侧面和所述第二参照面。
17.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述处理器得到(a)所述测试部件的第一侧面与所述第一参照面之间的平行性的第一测量、(b)所述测试部件第二侧面与所述第二参照面之间的平行性的第二测量、以及(c)所述两个参照面之间的平行性的第三测量，并且将这三种平行性测量组合起来用于计算所述测试部件的第一和第二侧面之间的平行性的第四测量。
18.如权利要求12所述的系统，还包括用于所述测试部件的支架，并且其中所述第一和第二参照面沿所述第一光路横跨在所述支架两侧。
19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述第一和第二参照面基本上彼此平行地延伸。
20.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述第二干涉仪的第二光路超越所述测试部件的第二侧面延伸到所述第一干涉仪的第一参照面，以便测量所述第一和第二参照面之间的光程差。
21.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述第二光路在所述测试部件的第一侧面与所述第一参照面之间的长度方向上与所述第一光路重叠。
22.如权利要求21所述的系统，其特征在于，所述处理器提供下列两种测量的比较以便测量所述第一和第二干涉仪之间的差异：通过所述第一干涉仪对所述第一和第二参照面之间的光程差进行的测量；以及通过所述第二干涉仪对所述第一和第二参照面之间的光程差进行的测量。
23.一种用于测量测试部件的相反的侧向的干涉系统，测量相反的侧面既是单独进行的也是彼此相关地进行的，所述干涉系统包括：
第一和第二干涉仪，被安排用于测量所述测试部件的相反的侧面；
具有至少一个用于产生第一和第二测量光束的光源的干涉仪以及用所述第一和第二测量光束对所述测试部件的相反的侧面进行成像的成像子系统；
所述第一干涉仪具有第一参照面，所述第一参照面将所述第一测量光束分成第一参照光束和第一测试光束以便测量在所述第一参照面与所述测试部件的第一侧面之间以及在所述第一参照面与所述第二干涉仪的第二参照面之间的光程差；
所述第二干涉仪具有第二参照面，所述第二参照面将所述第二测量光束分成第二参照光束和第二测试光束以便测量在所述第二参照面与所述测试部件的第二侧面之间的光程差；
所述第一测试光束具有从所述测试部件的第一侧面处反射的主横截面以及从所述第二干涉仪的第二参照面处反射的次横截面；
所述第二测试光束具有从所述测试部件的第二侧面处反射的横截面；以及
所述成像子系统被安排成对下列干涉图案进行成像以便相对于所述第一和第二参照面来定位所述测试部件的第一和第二侧面：(a)在所述第一参照面和所述测试部件的第一侧面之间由所述第一测量光束形成的干涉图案；(b)在所述第二参照面和所述测试部件的第二侧面之间由所述第二测量光束形成的干涉图案；以及(c)在所述第一参照面和所述第二参照面之间由所述第一测量光束形成的干涉图案。
24.如权利要求23所述的系统，其特征在于，所述成像子系统包括：
第一照相机，它同时记录在所述第一参照面和所述测试部件的第一侧面之间以及在所述第一参照面和所述第二参照面之间形成的干涉图案的图像，以及
第二照相机，它记录在所述第二参照面和所述测试部件的第二侧面之间形成的干涉图案的图像。
25.如权利要求24所述的系统，还包括：
第一分束器，它朝着所述第一参照面、所述测试部件的第一侧面和所述第二参照面引导所述第一测量光束，并且将所述第一测量光束从所述第一参照面、所述测试部件的第一侧面和所述第二参照面处重新引导至所述第一照相机，以及
第二分束器，它朝着所述第二参照面和所述测试部件的第二侧面引导所述第二测量光束，并且将所述第二测量光束从所述第二参照面和所述测试部件的第二侧面处重新引导至所述第二照相机。
26.如权利要求25所述的系统，其特征在于，所述第一和第二分束器是偏振分束器，并且还包括：
第一偏振修正元件，它位于所述第一分束器和所述第一参照面之间，用于将反射的第一测量光束重新引导至所述第一照相机，以及
第二偏振修正元件，它位于所述第二分束器和所述第二参照面之间，用于将反射的第二测量光束重新引导至所述第二照相机。
27.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述第一和第二偏振修正元件提供相反方向的偏振旋转，用于使所述第一测量光束与所述第二照相机隔离开并且使所述第二测量光束与所述第一照相机隔离开。
28.如权利要求23所述的系统，还包括：
分束器，它将所述光源分成第一和第二测量光束并且将反射的第一和第二测量光束重新引导至所述成像子系统。
29.如权利要求28所述的系统，其特征在于，所述分束器是偏振分束器，并且还包括：
第一偏振修正元件，它位于所述分束器和所述第一参照面之间，用于将反射的第一测量光束重新引导至所述成像子系统，以及
第二偏振修正元件，它位于所述分束器和所述第二参照面之间，用于将反射的第二测量光束重新引导至所述成像子系统。
30.如权利要求29所述的系统，其特征在于，所述偏振修正元件提供累积偏振旋转，以便将所述第一和第二测量光束的反射部分引导至所述成像子系统并且防止所述第一和第二测量光束中透射过所述两个参照面的透射部分到达所述成像子系统。
31.如权利要求29所述的系统，其特征在于，所述分束器是第一分束器，并且还包括：
第一照相机，它同时记录在所述第一参照面和所述测试部件的第一侧面之间以及在所述第一参照面和所述第二参照面之间形成的干涉图案的图像，
第二照相机，它记录在所述第二参照面与所述测试部件的第二侧面之间形成的干涉图案的图像，以及
第二分束器，它将反射的第一测量光束引导至所述第一照相机并且将反射的第二测量光束引导至所述第二照相机。
32.如权利要求23所述的系统，其特征在于，所述第二测试光束的横截面是主横截面，并且所述第二测试光束还包括从所述第二参照面处反射的次横截面。
33.如权利要求32所述的系统，其特征在于，所述成像子系统被安排成对下列干涉图案进行成像：在所述第一参照面和所述第二参照面之间由所述第二测量光束形成的干涉图案。
34.一种用于测量测试部件的相反的侧面并彼此相对地定位所述测试部件的相反的侧面的方法，包括如下步骤：
将测试部件安装到第一干涉仪的第一参照面和第二干涉仪的第二参照面之间；
通过所述第一干涉仪传播第一测量光束；
通过所述第二干涉仪传播第二测量光束；
从所述第一参照面处反射所述第一测量光束的第一参照光束部分；
透射所述第一测量光束的第一测试光束部分使其穿过所述第一参照面；
从所述测试部件的第一侧面处反射所述第一测试光束的主横截面；
从所述第二参照面处反射所述第一测试光束的次横截面；
同时对在所述第一参照面和所述测试部件的第一侧面之间以及在所述第一参照面和所述第二参照面之间由所述第一测量光束形成的干涉图案进行成像；
从所述第二参照面处反射所述第二测量光束的第二参照光束部分；
透射所述第二测量光束的第二测试光束部分使其穿过所述第二参照面；
从所述测试部件的第二侧面处反射所述第二测试光束的横截面；
对在所述第二参照面和所述测试部件的第二侧面之间由所述第二测量光束形成的干涉图案进行成像；以及
处理由所述第一测量光束形成的两个干涉图案以及由所述第二测量光束形成的干涉图案，以便测量所述测试部件的第一和第二侧面并且彼此相对地定位所述测试部件的第一和第二侧面。
35.如权利要求34所述的方法，其特征在于，所述反射第二测试光束的横截面的步骤包括从所述测试部件的第二侧面处反射第二测试光束的主横截面，并且还包括从所述第一参照面处反射所述第二测试光束的次横截面的附加步骤。
36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述成像的步骤包括同时对下列干涉图案进行成像：在所述第二参照面和所述测试部件的第二侧面之间由所述第二测量光束形成的干涉图案；以及在所述第一和第二参照面之间由所述第二测量光束形成的干涉图案。
37.如权利要求36所述的方法，其特征在于，所述处理的步骤还包括：处理在所述第一和第二参照面之间由所述第二测量光束形成的干涉图案，以便相对于所述第一和第二参照面的每一个单独地定位所述测试部件的第一和第二侧面。
38.如权利要求37所述的方法，其特征在于，接连执行如下步骤：同时对所述第一测量光束形成的干涉图案进行成像；以及同时对所述第二测量光束形成的干涉图案进行成像。
39.如权利要求34所述的方法，还包括附加步骤：在多个不同的波长处移动所述第一测量光束的波长。
40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，同时对所述第一测量光束形成的干涉图案进行成像的步骤包括：同时对多个不同波长的每一波长处的第一测量光束所形成的干涉图案进行成像。
41.如权利要求40所述的方法，其特征在于，所述处理的步骤包括：处理多个不同波长处的第一测量光束所形成的干涉图案，以便测量在所述第一参照面和所述测试部件的第一侧面之间以及在所述第一和第二参照面之间明确的距离。
42.如权利要求41所述的方法，还包括在多个不同波长处移动所述第二测量光束的波长的附加步骤，并且对所述第二测量光束所形成的干涉图案进行成像的步骤被扩展成包括对多个不同波长的每一波长处的第二测量光束所形成的干涉图案进行成像。
43.如权利要求42所述的方法，其特征在于，所述处理的步骤包括：处理多个不同波长处的第二测量光束所形成的干涉图案，以便测量在所述第二参照面和所述测试部件的第二侧面之间明确的距离。
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Open date: 20071212