CN107250714A - 用于干涉检测的方法和设备 - Google Patents

Abstract

描述一种用于通过使用干涉检测构件来干涉检测至少两个光学功能表面(13、14)的形状和/或方位的方法和设备，该干涉检测构件包括：干涉仪(9)、光束成形光学元件(1)和校准标记(15、16、17、18)。通过光束成形光学元件(1)产生校准波前和检测波前，所述波前在校准标记(15、16、17、18)处和/或在光学功能表面(13、14)处透射或反射，进而产生测量波前。该方法和设备允许通过评估干涉仪(9)中的测量波前来测量光学功能表面(13、14)相对于彼此和/或相对于校准标记(15、16、17、18)的方位以及确定光学功能表面(13，14)与其期望几何形状和/或期望位置的形状偏差和/或方位偏差。

Description

用于干涉检测的方法和设备

本发明涉及用于干涉检测共同的光学检测构件中的至少两个光学功能表面的形状和/或方位的方法和设备。

本专利申请要求德国专利申请10 2014 117 511.5的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

地球观测、天文、光刻和精密测量技术领域中的高品质光学仪器越来越多地使用具有非球面或自由成形的光学元件的光学设计。由于使用非球面或自由成形的透镜或反射镜几何形状的自由度的提升而导致的设计多样性的提高使得能够在保持或甚至改进成像质量的同时减小光学系统的结构尺寸。

然而，非球面或自由成形的光学装置对其制造、测量技术特性以及组装至共同的光学系统方面提出更高的要求。为了在高要求的系统中实现光学成像，各个光学器件通常必须具有小于λ/10或甚至小于λ/20峰-谷(p.-v.)的表面偏差。同时，在光学系统的光束路径中设置和校准具有在个位数微米范围或角秒范围内的精度的各个光学元件。因此，组装具有非球面或自由成形的元件的高品质光学系统是与增加的时间消耗和成本消耗相关联的。

随着在形状偏差和粗糙度方面对单个光学表面的品质的要求提高，通常对制造工艺和安装工艺的要求也提高。这尤其涉及用于电磁光谱的紫外线区域或可见光区域的高品质成像系统。为了实现单个表面的所需公差，在此使用特殊的成型工艺和平整工艺，比如各种子孔径抛光技术。根据待加工的光学材料，这能够例如涉及借助于离子束或磁流变抛光液体来局部加工。所述工艺基于先前对待校正的孔径上的形状偏差的确定来从光学表面移除局部材料。因此，对于校正工艺而言，以尽可能高且均匀的横向分辨率对光学功能相关表面的形状偏差进行测量技术检测以及非接触式测量以避免由于测量工艺引起表面缺陷是至关重要的。

用于对具有在<λ/10(p.-v.)范围中的所需形状偏差的单个光学表面进行形状检测的非接触式测量方法本身是已知的，并且尤其涉及干涉测量法、光学轮廓测量法和偏转测量法。由于可以对全孔径进行快速且高精度地检查，干涉测量检测方法尤其被作为标准测量方法来执行。在该领域中尤其要提及斐索干涉测量法，其中可实现的测量不确定性主要取决于最终参考表面的精度。这些参考表面通常是高精确的平面表面(透射平面)或球形表面(透射球面)，它们允许确定具有测量不确定性<λ/20(p.-v.)的形状偏差。诚然，出于所使用的参考表面的缘故，对光学组件的形状偏差的直接确定通常被限制于平面表面和球形表面检测样品。此外，对于这些几何形状存在专门的标定方法，借助所述标定方法能够将测量不确定性降低到几纳米的表面偏差。

只使用现有的参考表面仅能够有条件地执行，或者如在大多数情况下的那样根本无法执行对非球面或自由成形的表面的检测，这是由于与平面或球面形状存在高偏差，所以在干涉图中形成高条纹密度，所使用的探测器不再能够检测所述条纹密度。

因此，标准化地使用所谓的零光学器件对非球面、圆柱体和自由形状进行形状检测。这些是额外地引入光学检测构件的光束路径中的元件、例如透镜或光栅，所述元件将测量波前匹配于检测样品的具体形状进而实现干涉评估。所引入的零光学器件必须专门针对每个不同的检测样品几何形状来设计和制造。特别地，计算机生成的全息图(CGH-ComputerGenerated Hologram)作为衍射零光学器件在本文中是尤其重要的。它们允许高度的设计多样性，并且能够通过现代光刻方法以高精度来制造。

然而，通过将CGH引入光学检测构件中，也在原本的形状检测中由CGH本身的偏差而引发测量误差。这些误差尤其由检测构件中的元件的位置不精确性而引起，并且另一方面由制造CGH中的缺陷而引起。

从参考文献US 5 530 547 A中已知一种使用CGH的检测构件。当在检测构件中对准CGH时，不仅必须精确调节干涉仪和CGH之间的相对位置，还必须精确调节CGH和检测样品之间的相对位置。为了使CGH对准干涉仪，通常使用例如为环形结构的简单的利特罗装置，该装置将从干涉仪射入的测量波前向回反射并且利用参考波前形成干涉。

使检测样品表面对准CGH的复杂性取决于具体的检测样品几何形状和所使用的检测构件。例如，旋转对称形状的旋转对称非球面表面或相应的离轴区段还能够以检测样品的不同方位角来检测，以便在形状误差和方位误差之间作出区分。由于旋转对称的误差，对自由形状的检测明显更加困难。为此，根据现有技术，制造额外的辅助全息图来校准CGH和检测样品之间的相对位置，所述辅助全息图以有针对性的方式形成从干涉仪射入的测量波前。波前与另外的校准标记相关，所述校准标记要么单片地与光学检测样品连接，要么处于光学测量构件中被精确限定的部位处。这例如能够是平面的或球面的参考表面，所述参考表面将从CGH入射的测量波前向回反射。在使用具有小的形状偏差的相应高品质的校准标记的情况下，能够实现CGH和检测样品之间的对准的位置误差为<1μm或<10弧秒。

CGH本身的缺陷是由于制作工艺的不完善而形成的，并且还涉及所制造的衍射微结构在横向和轴向方向上的偏差或基底非精确性。所述误差导致所形成的波前不准确，进而影响测量结果。现有技术中存在用于绝对标定的不同方法。因此，在参考文献DE 198 20785 A1、WO 2003 048 715 A1和DE 10 2012 100 311 A1中描述了具体的检测构件，其中使用了所谓的用于绝对标定的多倍CGH。CGH除了生成原本的非球面测量波前之外，还生成平面或球面标定波前，所述标定波前在利用已知的参考基准件的情况下能够用于CGH的绝对标定。这使得能够绝对确定CGH的误差，由此能够显著改进测量精度。

虽然对CGH的使用提供了关于校准标记或标定基准件测量方面的丰富的设计多样性，但是现有技术中所描述的干涉检测技术始终涉及的是对功能上与光学系统相关的仅单个表面的检测。

因此，要实现的目的在于：提出一种用于干涉检测的方法和设备，所述方法和设备允许同时检测共同的光学检测构件中的至少两个光学功能表面的形状和/或方位。

所述目的通过根据独立权利要求的方法和设备来实现。本发明的有利实施方案和其他发展实施例是从属权利要求的主题。

根据用于干涉测量至少两个光学功能表面的形状和/或方位的方法的至少一个实施方案使用一种干涉检测构件，所述干涉检测构件包括：干涉仪；设置在干涉仪和光学功能表面之间的光束路径中的光束成形光学元件；和位于干涉测量检测构件中的限定位置处或位于相对于光学功能表面的限定位置处的校准标记。校准标记优选设计为反射器、尤其是平面或球面反射镜面。校准标记能够例如设置在光学功能表面的承载结构上并且在该方法中有利地用作为校准辅助器。

通过光束成形光学元件，在该方法中有利地产生多个校准波前，其中校准波前在校准标记处和/或在光学功能表面处透射或反射，进而产生测量波前。该方法通过评估干涉仪中的测量波前使得能够测量光学功能表面相对于彼此和/或相对于校准标记的方位。随后能够有利地执行用于使光学功能表面对准期望位置的校准运动。必要时能够将测量光学功能表面和执行用于使光学功能表面对准的校准运动的步骤多次重复，直至光学功能表面位于期望位置中或在预设的公差范围之内位于期望位置周围。

此外，在该方法中有利地由光束成形光学元件产生至少两个检测波前，其中检测波前在光学功能表面处透射或反射，进而产生另外的测量波前。通过评估干涉仪中的另外的测量波前能够有利地确定光学功能表面与其期望几何形状和/或期望位置的形状偏差和/或方位偏差。

以所述方式，该方法实现同时地检测至少两个光学功能表面的形状和/或方位。特别地，该方法允许检查两个光学功能表面相对于彼此以及相对于位于检测构件中的校准标记的方位和形状。

“光学功能表面”在此和在下文中理解为以光学品质来制造的表面，所述表面对于光学系统、例如折射望远镜或反射望远镜的工作方式而言是重要的。特别地，至少两个光学功能表面能够是具有多个光学表面的光学系统的功能相关的组成部分。光学功能表面尤其能够是透镜表面、光栅表面或反射镜表面，所述透镜表面、光栅表面或反射镜表面优选制造和/或安装在共同的承载结构上。光学功能表面例如是反射镜表面，在执行所述方法时，校准波前和检测波前在所述反射镜表面处被反射。尤其有利的是，该方法例如能够用于对在共同的承载结构上的单片连接的反射镜表面进行形状和方位检测。该方法和设备还能够有利地用于将至少两个光学单独元件安装至共同的承载结构，或者将光学单独元件安装至单片地位于承载结构上的部件。

光学功能表面能够分别设计为例如平面、球面、非球面或自由形状表面。尤其有利的是，该方法能够应用在整体或至少局部地被设计为非球面或自由形状表面的光学功能表面上。通过应用该方法，尤其能够获取用于对光学功能表面的表面形状和/或位置进行必要校正的信息，所述信息能够用于随后的形状校正过程或安装过程中。

在干涉检测构件中使用的干涉仪包括用于产生相干光、优选为单色光的光源，所述光在干涉检测构件中被定向到光束成形光学元件上。例如，干涉仪能够具有激光器作为光源。干涉仪尤其能够设计为斐索干涉仪。从检测构件向回反射到干涉仪中的测量波前能够在干涉仪中例如通过使用分束器借助由干涉仪中的光学参考表面产生的参考波前来形成干涉，并且例如利用图像处理系统来评估。这种干涉仪的工作方式是本领域技术人员已知的，因此在此不作赘述。

光束成形光学元件优选是衍射光学元件。特别地，光束成形光学元件能够是透射光栅或反射光栅。但是此外也可能的是，光束成形光学元件具有用于光束偏转的一个或更多个主动控制元件，例如空间光调制器(Spatial Light Modulator，SLM)或折射相位板。

在一个尤其优选的实施方案中，光束成形光学元件是计算机生成的全息图。光束成形光学元件优选具有多个区段，所述区段尤其设置用于从由干涉仪出发的波前产生校准波前和检测波前。由干涉仪出发的波前能够是平面或尤其球面的，其中在干涉仪处例如使用球面的参考表面(透射球)。

根据一个优选的实施方案，光束成形光学元件具有用于产生检测波前的至少两个检测全息图和用于产生校准波前的多个校准全息图。检测全息图和/或校准全息图尤其能够分别是被实现为计算机生成的全息图的光束成形光学元件的区段。

根据另一有利的实施方案，光束成形光学元件具有用于产生标定波前的标定全息图。借助通过至少一个标定全息图产生的标定波前能够有利地测量用于对干涉检测构件标定的已知的、优选平面或球面的参考基准件。以该方式，对光学功能表面的检测能够有利地作为具有有利的低测量不确定性的绝对测量来执行。

在一个优选的实施方案中，至少两个光学功能表面单片地设置在共同的承载结构上。换言之，光学功能表面不可分地与共同的承载结构连接。在该方法中能够有利地检查光学功能表面相对于彼此的方位以及它们的形状，以便必要时执行校准和/或形状校正。

在另一实施方案中，至少两个光学功能表面中的第一光学功能表面单片地与共同的承载结构连接。在该实施方案中，在该方法中优选地，第二光学功能表面、尤其是单独制成的第二功能表面被相对于第一光学功能表面来校准并且安装在共同的承载结构上。

此外能够设置：至少两个光学功能表面都不单片地与共同的承载结构连接，其中光学功能表面在该方法中被相对于彼此来校准并且安装在共同的承载结构上。在该实施方案中，两个光学功能表面例如是单独制成的元件，所述元件利用该方法被相对于彼此校准、安装在共同的承载结构上。

另一实施方案能够涉及在光学检测构件中对单独制成的至少两个光学功能表面相对于任意的安装结构的方位检测和安装。在该实施方案中，光学功能表面能够例如通过适当的操作技术、例如六足装置来对准期望位置，其中使用单个光束成形光学元件来用于使两个光学功能表面对准。

根据一个实施方案，适合于执行该方法的、用于干涉检测至少两个光学功能表面的形状和/或方位的设备包括干涉检测构件，所述干涉检测构件具有干涉仪和设置在干涉仪和光学功能表面之间的光束路径中的光束成形光学元件。光束成形光学元件有利地适合于产生多个检测波前和产生多个校准波前。此外，该设备有利地包含位于干涉检测构件中的限定位置处或位于相对于光学功能表面的限定位置处的校准标记。

设备的其他有利实施方案从对方法的以上描述和下文中所描述的实施例中得出。

下文中根据实施例并结合附图1至8详细阐述用于干涉检测的方法和设备。

附图中示出：

图1示出示例性的计算机生成的全息图(CGH)，所述全息图在方法的一个实施例中能够用作为光束成形元件，

图2以侧视图示出用于干涉检测的设备的一个实施例，其用于利用包括根据图1的CGH的参考结构来测量单片制成的反射镜模块的方位和形状，

图3以等距图示出已经在图2中示出的检测构件，以进一步阐释根据本发明的方法的一个实施例，

图4示出利用根据图2和图3的设备所示例性地测量的干涉条纹图案，以阐释计算机生成的全息图的光学功能，

图5a和图5b示出用于干涉检测的设备的另一实施例，其用于在干涉控制和使用另外的参考结构的情况下将制成的单个反射镜安装至单片地位于承载结构上的另一反射镜，

图6a和图6b示出用于干涉检测的设备的另一实施例，其用于将制成的两个单个的反射镜安装至共同的承载结构，

图7示出计算机生成的全息图的一个实例，所述全息图除了产生检测波前之外还产生另外的、优选为平面或球面的标定波前，由此实现对两个检测全息图的绝对标定，和

图8a和图8b示出用于利用球面参考基准件绝对标定图7中所示出的全息图的可能的布局的实施例。

相同的或起相同作用的组成部分在附图中分别设有相同的附图标记。所示出的组成部分以及组成部分彼此间的尺寸比例不应视为是比例正确的。

在用于对至少两个光学功能相关的表面的形状和/或方位进行仿真检测的方法和设备中，如图1中所示例性示出的，优选使用单个的、尤其为衍射的光学元件作为光束成形光学元件1。应当注意，下面的所有实例都涉及到使用衍射的衍射光栅、尤其是计算机生成的全息图(CGH)作为光束成形光学元件1。然而，在使用其它主动或被动调节的光束成形元件、如折射相位板或空间光调制器(Spatial Light Modulator)的情况下，也能够使用该方法。

在使用CGH形式的衍射的衍射光栅的情况下，CGH1典型地通过光刻工艺作为透射光栅或反射光栅在适合与此的衬底上来制成。图1中示出的起透射作用的CGH1为了进行干涉检测使用两个检测全息图2和3，所述检测全息图具有起衍射作用的微结构，其按照待检测的光学功能表面的几何形状来调整从干涉仪射入的波前。除了与形状和方位检测相关的检测全息图2和3之外，该示例性的CGH1还具有校准全息图4、5、6和7，所述校准全息图同样涉及起衍射作用的微结构。

校准全息图4和5将入射的波前转化为例如平面波前，以检测作为校准标记来起作用的、位于检测构件中的两个平面表面。由此，根据所测量的干涉条纹图案，通过校准全息图4和5能够确定所测量的平面表面相对于CGH 1围绕坐标轴X和Y的倾斜。另外的校准全息图6和7将入射的波前转化成例如会聚的两个球面波前，所述球面波前检查作为校准标记来起作用的两个球面后向反射器在干涉检测构件中的方位。球面后向反射器与它们的期望方位的偏差导致两个校准全息图6和7中的干涉条纹图案，由此可以检查CGH 1和球面校准标记之间在全部六个自由度中的倾斜和位移。图1中示例性示出的CGH1上的另一全息图结构是设计为环的后向反射器8，该后向反射器用于相对于干涉仪校准CGH 1。入射的波前例如以利特罗布置向回反射并且被用于校准CGH 1。

图2以侧视图示出干涉检测构件的一个实施例，所述构件包括：具有作为最终的参考表面的透射球面10的斐索干涉仪9，对应于图1的CGH 1，和在共同的承载结构12上制成的两个单片的光学功能表面13和14，所述光学功能表面在此处所示出的实施例中是反射镜面。从干涉仪的透射球面10出发的球形波首先会聚直至焦点11，并且随后继续以球面形状发散至CGH 1，在所述CGH处波在包含于其中的检测全息图2、3处衍射并且其形状优选如此变化，使得其垂直地射到待测量的光学功能表面13、14上。

图3为了提高可视性以等距图示出根据图2的实施例的检测构件。示例性的斐索干涉仪9利用透射球面10来产生球面的测量波前。CGH 1包含不同的检测全息图2、3和校准全息图4、5、6、7。反射镜模块通过承载结构12形成，所述承载结构具有设置在其上的两个单片的光学功能表面13、14，所述光学功能表面涉及的是反射镜面。光学功能表面13、14连同校准标记15、16、17和18一起位于共同的承载结构12上。具体地，校准标记15、16为以光学品质制成的两个平面表面，所述平面表面实现对入射光的反射，而校准标记17、18为球形的两个球面截形，所述球面截形起后向反射器的作用。

干涉测量形状和方位的检测通常在CGH的正或负的第一衍射级中进行，但是在另一衍射级中进行检测也是可行的。为了使反射镜模块对准，通常必须使所述反射镜模块在全部六个自由度中对准CGH1。这例如通过包含在CGH中的校准全息图4、5、6、7，尤其借助于所观察的干涉条纹图案来执行。在此，校准全息图4和5将入射的球面波前转换成出射的平面波前，所述平面波前在校准标记15、16的平面的参考表面上被反射。对干涉图的评估实现对反射镜模块在围绕X和Y坐标轴线旋转中相对于CGH 1的精确校准。

此外，校准全息图6、7将入射的发散的球面波前转换成两个出射的会聚的球面波前，所述会聚的球面波前的焦点处于设计为凹形的校准球面的校准标记17、18的弯曲中点中。该波前在校准标记17、18处被反射，并且所形成的干涉条纹图案在干涉仪9处被评估。因此能够根据干涉图在全部六个自由度中相对于CGH 1来调节反射镜模块。不同的校准全息图或校准标记通常对CGH和检测样品之间的不同方位偏差具有不同的敏感度。因此，根据CGH的设计可能性，能够考虑多种不同的光学校准标记。此外，校准标记也并非必须单片地与检测样品的承载结构12连接，而是同样能够位于干涉检测构件内的限定位置处。然而，将校准标记15、16、17、18设置在光学功能表面的共同的承载结构12上是尤其有利的，因为将光学相关的功能表面13、14与校准标记15、16、17、18一起在仅一个单个的机器设定中组合制成保证了在制造之后的精确的方位关系。

图4示出利用之前的图2和3中的CGH 1和检测构件所测量的可能的干涉图。后向反射器环8上的所测量的干涉条纹图案8'示出由于CGH 1和透射球面10之间在X和Y方向上的位移而导致的以45°直线延伸的干涉条纹部分和另外地由于Z方向上余下的失调而导致的旋转对称的部分。在校准全息图4和5中所测量的干涉条纹图案4'、5'主要示出反射镜模块相对于CGH 1围绕X轴线倾斜的部分，以及另外的在Z方向上的最小位移。相同的失调部分能够以不同的灵敏度在作为干涉条纹图案6'、7'的校准全息图6和7中来观察。

检测全息图2和3示出具有余下的失调的两个光学功能表面13、14的所测量的形状偏差2'、3'，所述失调已经在校准全息图4、5、6和7中可见。根据所使用的校准标记15、16、17、18而达到的形状精度，校准全息图4、5、6、7中的干涉条纹图案4'、5'、6'、7'由于校准标记15、16、17、18的形状偏差还与所测量的条纹叠加。

具体地，根据方法的实施例，干涉测量形状和方位的检测能够示例性地根据图3和图4来如下地进行：

-布置干涉仪9和透射球面10。

-通过适当的机械调节装置(未明确示出)粗略地布置CGH 1和检测样品12。所述位置从检测构件的光学设计中充分明确已知。

-根据校准全息图8中所测量的干涉条纹图案8'来校准CGH 1和透射球面10之间的相对位置。校准全息图8将射入的球面波前反射在其本身中并且在干涉仪9处产生干涉条纹图案8'，所述干涉条纹图案用于通过在X、Y、Z中平移或围绕X和Y旋转中的相应的精细校准可能性来校准CGH 1。当干涉条纹的数量最小时，CGH 1与干涉仪对准。在所述布置之后，CGH1与干涉仪9或透射球面10对准。

-在观察校准全息图4、5中的干涉条纹图像4'、5'的情况下校准检测样品12相对于坐标轴线X和Y的倾斜。当所测量的干涉条纹图像4'、5'的数量最小或仅还可见作为干涉图的所使用的平面的校准表面15、16的形状误差时，校准检测样品12。

-通过观察校准全息图6、7中的干涉条纹图案6'、7'来校准检测样品和CGH 1之间的余下的位置偏差(X、Y、Z中的横向偏移，围绕Z的旋转)。当所测量的干涉条纹6'、7'的数量最小或仅还可见作为干涉图的球面的校准表面17、18的形状误差时，再次校准检测样品。

-通过干涉评估在检测全息图2中所测量的干涉图2'来确定第一光学功能表面13的形状误差。

-通过以干涉评估在检测全息图3中所测量的干涉图3'来确定第二光学功能表面14的形状误差。

所使用的检测全息图和校准全息图的形状和类型视光学系统的具体要求而定。因此，能够将检测全息图、校准全息图或标定全息图设置在起透射或反射作用的CGH的任意位置上，并且使之与在其上所协调的光学功能相关的表面、校准标记或参考基准件交互作用。此外，能够考虑这样的干涉检测装置，其检查多个单独制成的CGH以检测光学功能相关的表面相对于单个的共同的承载结构的形状和方位。对于精确地测量形状偏差和位置偏差有利的是，每次都使用相同的校准结构，根据所述校准结构来校准测量构件。

下面，应根据图5至8示出其他的应用实例，其中能够将该方法和设备有利地用于干涉检测。

图5a示出具有应用图1中示出的CGH 1的干涉检测装置。检测样品在该情况下是具有单片制成的反射镜表面作为光学功能表面20的机械承载结构19。如在之前的实施例中那样使用校准标记15、16、17、18，所述校准标记能够再次通过CGH 1光学地由校准全息图4、5、6、7来测量，进而实现在干涉检测构件中对检测样品的精确定位。再次地，具有球面的参考表面10的斐索干涉仪9被用作测量仪器。

图5b示出该方法在将单独制成的第二光学功能表面21安装在共同的承载结构19上时的优点，所述第二光学功能表面同样是反射镜面。对此，通过适当的容纳结构来相对于第一光学功能表面20和/或共同的承载结构19安装和/或校准光学功能表面21。在使用适当的操纵运动的情况下，第二光学功能表面相对于第一光学功能表面20的主动的安置调节也是可行的。于是，利用适当的参考表面、校准结构、协调措施等在根据在此所描述的方法的干涉检测的情况下执行安装。在此，已经能够通过相应的制造工艺将所述两个光学功能表面20、21形成为它们最终的光学形状。但是也可行的是：根据干涉测量所确定的测量数据在安装和拆卸第二光学功能表面21之后执行反复成型工艺。通过控制校准全息图4、5、6、7中的干涉条纹图案能够明确区分光学功能表面20、21的形状误差和方位误差。然后，反复执行两个光学功能表面20、21的形状偏差和方位偏差的最小化。

图6a和图6b示出该方法的另一有利实施例，其中在干涉控制形状和方位的情况下执行将两个单独制成的光学功能表面23、24安装在共同的承载结构22上。

对此，图6a示出类似于图3或图5a、图5b的干涉检测构件，所述构件示例性地使用具有球面的参考表面10的斐索干涉仪9。CGH 1通过衍射产生多个测量波前、校准波前和必要时的标定波前，所述波前被匹配于图6b的光学功能表面23、24的形状或校准标记15、16、17、18的形状。如在之前所描述的实施例中那样，能够使用校准标记15、16、17、18，为了控制承载结构22的位置，能够通过校准全息图4、5、6、7来测量所述校准标记。

图6b中示出将两个光学功能表面23、24安装至共同的承载结构22，所述光学功能表面例如是反射镜面。在此，光学功能表面23、24能够已经事先通过给定造型的制造工艺按照它们的规定来制成，或者通过控制根据图6b的干涉检测构件中的形状误差来检测它们的形状，并且随后被加工。类似于图5b，通过控制校准全息图4、5、6、7中的干涉条纹图案能够明确区分光学功能表面23、24的形状误差和方位误差。然后，反复执行光学功能表面23、24的形状偏差和方位偏差的最小化。

图1至6中示出的方法和设备的实施例描述了干涉检测光学功能相关的反射的反射镜表面相对于共同的承载结构的形状和方位。在此已经示出了：该方法能够有利地用于检测两个单片连接的反射镜表面、单片地与共同的承载结构连接的反射镜表面和单独制成的反射镜体、以及两个单独制成的反射镜体和共同的承载结构的形状和方位。对此，该方法使用至少一个共同使用的衍射元件以产生适当的测量波前、校准波前和必要时的标定波前。

关于此点需要指出的是：干涉检测方法同样能够用于其他的检测几何形状和检测装置、不同的校准标记和不同的光学功能表面，比如起透射作用的光学透镜元件。

该方法的一个有利特征是使用至少一个共同使用的、优选为衍射的元件和共同使用的校准标记来检测至少两个光学功能表面的形状和/或方位，其中所述校准标记位于干涉检测构件中的限定位置。因此，例如将所准备的透镜相对于共同的承载结构来校准是该方法的一种可行的应用实例。同样地，能够对共同的承载结构上的多于两个的光学功能表面的形状和/或方位进行检测。此外，当相应地使用共同的衍射元件和共同使用的校准标记时，同样可以对至少两个光学功能表面在空间中进行主动的方位调节。因此，利用不同类型的干涉检测构件、校准标记以及检测几何形状的其他应用对于该方法的可应用性而言不构成限制。

图7示出CGH 25的另一实施例，所述实施例能够应用在该方法和该设备中。类似于之前的实施例，CGH 25作为衍射零元件在具有优选为斐索干涉仪和相应的高精确的参考表面的干涉检测构件中运行。为了使CGH 25和检测样品在光学检测构件中定向，CGH 25具有不同的校准全息图28、29、30、31、32。校准全息图32能够作为后向反射环在利特罗装置中来使用，以便根据所测量的干涉条纹图案使CGH25与干涉仪的参考元件对准。其他的校准全息图28、29、30、31产生例如球面的校准波前，所述校准波前在适当的校准标记处被反射，进而以干涉测量精确性在全部六个自由度中实现校准标记或承载结构的对准，所述承载结构机械地固定待检测的光学功能表面。与之前的实施例相反，在此示出的CGH 25使用两个检测全息图26、27，所述检测全息图除了产生通常非球面的或自由成形的检测波前之外，还产生另外的优选为平面或球面的标定波前。

图8a和图8b示出利用图7中所示出的CGH 25来干涉检测的设备的一个实施例，所述实施例具有绝对标定的可能性。为了测量由CGH 25产生的绝对波前误差，首先将两个已知的优选球面的参考基准件33、34安装在光学检测构件中。参考基准件33、34应当以稍后待测量的光学功能相关表面36、37的曲率来定向，并且同样能够包括校准标记，所述校准标记以相同的方式由CGH 25或在其上包含的校准全息图28、29、30、31来以光学的方式测量以确定基准件的位置。通常，根据待检测的光学功能表面36、37的形状使用不同的参考基准件33、34用于标定CGH 25的波前误差。但是，针对两个待检测的光学功能表面36、37使用单个参考基准件对于所示出的方法而言并非是限制性的。对CGH 25的与测量相关的区域的标定是通过所产生的标定波前在已知的参考基准件33、34处被反射并且在了解其形状精度的情况下进行的。随后，所测量的标定波前被存储为标定文件并且被调用于确定光学功能表面36、37的形状误差。以该方式能够得出CGH 25对于所测量的波前误差的贡献的绝对结论。在检测多个光学功能表面时，在通常的情况下需要具有不同几何形状的多个参考基准件。

图8b中示出利用CGH 25和其事先确定的波前误差来测量光学功能表面36、37。光学功能表面36、37具有例如非球面的或自由成形的几何形状。但是，同样能够利用CGH 25来干涉检测其他光学功能表面、例如平面表面或球面。两个光学功能表面36、37在图8b的实施例中被设置在共同的承载结构35上。但是，检测也能够涉及可自由操纵的单个器件或单片制成的且分开安装的器件的组合。在成功地干涉检测光学功能表面36、37之后，所存储的标定数据被调用并且被用于结算测量结果。因此，能够再次降低形状检测中的测量不确定性。

本发明不受限于借助实施例所进行的描述。更确切地说，本发明包括任意新的特征以及特征的任意组合，这尤其包含权利要求中的特征的任意组合，即使在权利要求或实施例中没有对这些特征或组合本身作出明确说明。

Claims (15)

1.一种用于通过使用干涉检测构件来干涉检测至少两个光学功能表面(13、14)的形状和/或方位的方法，所述干涉检测构件包括：

-干涉仪(9)，

-光束成形光学元件(1)，所述光束成形光学元件设置在所述干涉仪(9)和所述光学功能表面(13，14)之间的光束路径中，和

-校准标记(15、16、17、18)，所述校准标记位于所述干涉检测构件中的限定位置处或位于相对于所述光学功能表面(13、14)的限定位置处，

所述方法具有如下步骤：

-通过所述光束成形光学元件(1)产生多个校准波前，其中所述校准波前在所述校准标记(15、16、17、18)处和/或在所述光学功能表面(13、14)处透射或反射，进而产生测量波前，

-通过评估所述干涉仪(9)中的所述测量波前来测量所述光学功能表面(13、14)相对于彼此和/或相对于所述校准标记(15、16、17、18)的方位，

-执行用于使所述光学功能表面(13，14)对准期望位置的校准运动，

-通过所述光束成形光学元件(1)产生至少两个检测波前，其中所述检测波前在所述光学功能表面(13、14)处透射或反射，进而产生另外的测量波前，和

-通过评估所述干涉仪(9)中的所述另外的测量波前来确定所述光学功能表面(13、14)与其期望几何形状和/或期望位置的形状偏差和/或方位偏差。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述光学功能表面(13、14)至少局部地设计为非球面或自由形状表面。

3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述光束成形光学元件(1)包括透射光栅或反射光栅、用于光束偏转的一个或更多个主动控制元件或折射相位板。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述光束成形光学元件(1)是计算机生成的全息图。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述光束成形光学元件(1)具有用于产生所述检测波前的至少两个检测全息图(2、3)和用于产生所述校准波前的多个校准全息图(4、5、6、7)。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述光束成形光学元件(1)具有用于产生标定波前的至少一个标定全息图(26、27)。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述至少两个光学功能表面(13、14)单片地设置在共同的承载结构(12)上。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述至少两个光学功能表面中的至少一个第一光学功能表面(20)单片地与共同的承载结构(19)连接，并且第二光学功能表面、尤其是单独制成的第二光学功能表面(21)被相对于所述第一光学功能表面(20)来校准并且安装在所述共同的承载结构上。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述至少两个光学功能表面(23、24)都不单片地与共同的承载结构(22)连接，并且其中所述光学功能表面(23、24)被相对于彼此来校准并且安装在所述共同的承载结构(22)上。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中所述校准标记(15、16、17、18)设置在所述共同的承载结构(12、19、22)上。

11.一种用于借助干涉检测构件来干涉检测至少两个光学功能表面(13、14)的形状和/或方位的设备，其包括：

-干涉仪(9)，

-光束成形光学元件(1)，所述光束成形光学元件设置在所述干涉仪(9)和所述光学功能表面(13、14)之间的光束路径中，其中所述光束成形光学元件(1)适合于产生多个检测波前和产生多个校准波前，和

-校准标记(15、16、17、18)，所述校准标记位于所述干涉检测构件中的限定位置处或位于相对于所述光学功能表面(13、14)的限定位置处。

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述光束成形光学元件(1)包括透射光栅或反射光栅、用于光束偏转的一个或更多个主动控制元件或折射相位板。

13.根据权利要求11或12所述的设备，其中所述光束成形光学元件(1)是计算机生成的全息图。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的设备，其中所述光束成形光学元件(1)具有用于产生所述检测波前的至少两个检测全息图(2、3)和用于产生所述校准波前的多个校准全息图(4、5)。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的设备，其中所述光束成形光学元件(1)具有用于产生标定波前的至少一个标定全息图(26、27)。