DE10041041A1 - Interferometeranordnung und Interferometrisches Verfahren - Google Patents

Abstract

Es wird eine Interferometeranordnung vorgeschlagen, welche eine Strahlungsquelle 13b zur Emission von Strahlung einer vorbestimmten Kohärenzlänge, eine Vorrichtung 89b, 91b zum Aufteilen eines von der Strahlungsquelle emittierten Strahls in zwei Teilstrahlen und zum nachfolgenden Überlagern der beiden Teilstrahlen und eine Strahlführungseinrichtung 105b, um die überlagerten Teilstrahlen auf zwei in Strahlrichtung mit Abstand voneinander angeordnete teilreflektierende Strukturen 3b, 5b zu richten, umfasst. DOLLAR A Eine erste 3b der beiden Strukturen kann durch die Strahlführungseinrichtung 105b selbst bereitgestellt sein. DOLLAR A Ferner kann eine Lichtwegänderungsvorrichtung 43b und ein Detektor 129 zum Empfang von einer Überlagerung von von den beiden Strukturen zurückgeworfener Strahlung vorgesehen sein, wobei ein Quotient aus der optischen Weglänge des ersten Teilstrahls zwischen Aufteilung und Überlagerung geteilt durch die optische Weglänge des zweiten Teilstrahls zwischen Aufteilung und Überlagerung vergleichsweise klein ist. DOLLAR A Ferner können eine Strahlteilungseinrichtung 111 zum Aufteilen einer Überlagerung von Strahlung, die von den beiden Strukturen zurückgeworfen wurde, in zwei weitere Teilstrahlen 117, 119 und zwei Abstrahlanordnungen 121, 123, um die beiden weiteren Teilstrahlen derart abzustrahlen, dass diese auf einem Schirm 129 zu einem Interferenzmuster überlagerbar sind, DOLLAR A vorgesehen sein.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Interferometeranordnung und ein interferometrisches Verfahren, welche nach dem Prinzip der sogenannten Weißlicht- Interferometrie arbeiten.

Bei Weißlicht-Interferometrie wird "weißes Licht", d. h. Licht mit einer vergleichsweise kurzen Kohärenzlänge verwendet. Die Kohärenzlänge eines optischen Signals ist eine Länge, über die eine Phasenkorrelation des optischen Signals besteht. Für eine Quelle mit großer Kohärenzlänge, wie etwa einem Helium- Neon-Laser, kann diese Länge mehrere Kilometer betragen, während sie für eine breitbandige Weißlichtquelle, wie etwa das Sonnenlicht, nur einige Mikrometer beträgt. Für Quellen mit derart kurzer Kohärenzlänge tritt optische Interferenz zwischen aufgeteilten und anschließend wieder überlagerten Strahlen nur dann auf, wenn die optischen Weglängen der beiden Strahlen zwischen deren Aufteilung und Überlagerung innerhalb einiger optischer Wellenlängen übereinstimmen.

Ein nach dem Prinzip der Weißlicht-Interferometrie arbeitendes Reflektometer ist in einem Artikel von Harry Chou et al., Hewlett Packard Journal, Februar 1993, Seiten 52-59 beschrieben. In diesem Artikel ist auch ein Modell zum Verständnis der Weißlicht-Interferometrie angegeben, wonach man sich eine Quelle mit kurzer Kohärenzlänge als eine Quelle vorstellen kann, welche kontinuierlich "kohärente Wellenpakete" emittiert, welche sich durch das optische System wie optische Pulse ausbreiten. Die Länge bzw. die Breite dieser Wellenpakete in Ausbreitungsrichtung ist gleich der Kohärenzlänge der Quelle. Wird ein solches Wellenpaket durch einen Strahlteiler in zwei Teilstrahlen bzw. zwei Teil- Wellenpakete aufgeteilt, und durchlaufen die beiden Teil- Wellenpakete sodann unterschiedliche Strecken, so führt ihre anschließende Überlagerung dann zu einem durch Interferenz erhöhten Messsignal, wenn die optischen Weglängen zwischen Aufteilung und anschließendem Überlagern mit einer Genauigkeit, die der Länge der Wellenpakete entspricht, übereinstimmen.

Aus US 5 493 109 ist ein ophthalmologisches Operationsmikroskop bekannt, welches mit einer Vorrichtung zur optischen Kohärenztomografie ("Optical Coherence Tomography", OCT) kombiniert ist. Ein solches Operationsmikroskop wird bei Eingriffen eingesetzt, bei denen in die Cornea eines Auges Einschnitte eingebracht werden, um eine Fehlsichtigkeit zu korrigieren. Die hierfür notwendige Kenntnis der vorliegenden Cornea-Krümmung wird mittels der Tomografievorrichtung gewonnen.

Diese herkömmliche Tomografievorrichtung ist in Fig. 1 erläutert. Sie umfasst eine Weißlichtquelle 220, deren Strahlung in eine optische Faser 230 eingekoppelt und mittels eines Strahlkopplers 240 in zwei Teilstrahlen aufgeteilt wird, welche in optischen Fasern 250 bzw. 270 weitergeführt werden. Der Teilstrahl der Faser 270 wird mittels einer Linse 280 auf einen Referenzspiegel 290 gerichtet, während der Teilstrahl der Faser 250 einem transversalen Abtastmechanismus 260 zugeführt wird, welcher die Strahlung auf das zu vermessende Objekt, nämlich die Cornea eines Auges 255 richtet. Die von dem Objekt zurückgeworfene Strahlung wird wieder in die Faser 250 eingekoppelt, während die von dem Spiegel 290 zurückgeworfene Strahlung wieder in die Faser 270 eingekoppelt wird. Durch den Strahlkoppler 240 werden die von dem Objekt zurückgeworfene Strahlung in der Faser 250 und die von dem Referenzspiegel 290 zurückgeworfene Strahlung in der Faser 270 überlagert und in eine weitere optische Faser 265 eingekoppelt und durch diese einem Fotodetektor 275 zugeführt. Die Ausgabe des Fotodetektors wird durch einen Demodulator 285 demoduliert und durch einen Analog-Digital- Wandler 295 in eine durch einen Computer 210 zur Analyse verwertbare Form umgewandelt.

Der Detektor 275, der die von dem Objekt und von dem Spiegel 290 zurückgeworfenen Teilstrahlen empfängt, registriert dann ein durch Interferenz erhöhtes Signal, wenn die optischen Weglängen der beiden Teilstrahlen zwischen ihrer Aufteilung am Strahlteiler 240 und ihrer Zusammenführung wieder am Strahlteiler 240 innerhalb der Kohärenzlänge der Weißlichtquelle übereinstimmen.

Um diese Übereinstimmung zu erreichen, ist der Referenzspiegel 290 in eine durch einen Pfeil 291 angedeutete Richtung verschiebbar. Durch den Transversalabtastmechanismus 160 kann der Ort, an dem der erste Teilstrahl auf das Objekt fällt, quer zur Strahlrichtung verlagert werden, wobei durch jeweilige Kenntnis der Spiegelposition, in der die interferente Signalerhöhung stattfindet, die Krümmung des Objekts vermessen werden kann.

Die erzielbare Messgenauigkeit wird hierbei unter anderem durch Umwelteinflüsse, wie etwa Temperaturschwankungen und Vibrationen und Durchbiegungen der optischen Fasern, beschränkt, welche die optischen Weglängen der beiden Teilstrahlen unterschiedlich beeinflussen.

Aus dem Artikel "In Vivo Optical Tomography in Ophthalmology" von A.F. Fercher, C.K. Hitzenberger, W. Drexler und G. Kamp ist eine ebenfalls nach dem Prinzip der Weißlicht- Interferometrie arbeitende Anordnung bekannt, um den Abstand zwischen Cornea und Retina eines Auges zu vermessen. Bei dieser bekannten Anordnung wird der Strahl eine Weißlichtquelle durch einen unter 45° zur Strahlrichtung angeordneten halbdurchlässigen Spiegel in zwei Teilarme aufgeteilt, welche jeweils durch Spiegel zurückreflektiert und durch den halbdurchlässigen Spiegel wieder zu einem gemeinsamen Strahl überlagert werden (Michelson-Anordnung). Einer der Spiegel ist in Strahlrichtung verlagerbar, so dass vorbestimmte Differenzen zwischen den optischen Weglängen der beiden Teilarme einstellbar sind. Im Bild der kohärenten Wellenpakete entstehen hierdurch aus jedem von der Quelle abgestrahlten Wellenpaket nach der Überlagerung zwei voneinander räumlich getrennte und zueinander kohärente Wellenpakete, deren Abstand voneinander durch die Differenz der optischen Weglängen der beiden Arme bestimmt und veränderbar ist. Die beiden Wellenpakete werden auf das zu vermessende Auge gerichtet und dort von einer ersten Struktur, nämlich der Cornea, und einer zweiten Struktur, nämlich der Retina, zurückgeworfen, und die zurückgeworfene Strahlung wird in einem Fotodetektor erfasst. Eine durch Interferenz erhöhte Intensität wird von dem Detektor dann erfasst, wenn das in Strahlrichtung vorangehende der beiden aus der Michelson-Anordnung kommenden Wellenpakete nach Reflexion an der Retina am Ort des Fotodetektors mit dem nachfolgenden der beiden Wellenpakete nach dessen Reflexion an der Cornea kohärent zur Überlagerung kommt. Diese Überlagerung findet dann statt, wenn die optische Weglängendifferenz der beiden Arme der Michelson-Anordnung gleich der optischen Weglänge zwischen Cornea und Retina ist. Durch entsprechendes Verlagern des Spiegels, d. h. entsprechende Einstellung der Längendifferenz, kann somit der Abstand zwischen Cornea und Retina mit einer Auflösung von etwa der Kohärenzlänge der Weißlichtquelle bestimmt werden.

Diese Auflösung hat sich in einigen Fällen als nicht ausreichend erwiesen. Bei bestimmten Anwendungen, wie etwa der ophtalmologischen Anwendung, wird die Auflösung weiter dadurch limitiert, dass das Auge als lebendes Objekt nicht vollkommen ruhig gehalten werden kann. Hierdurch erhöht sich die Messungenauigkeit durch die unabhängige Bewegung der beiden zu vermessenden Strukturen relativ zueinander.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Interferometeranordnung bereitzustellen, mit der ein Objekt mit höherer Genauigkeit zu vermessen ist.

Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Interferometeranordnung bereitzustellen, die auf Umwelteinflüsse weniger empfindlich ist.

Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Interferometeranordnung bereitzustellen, welche einen einfachen Aufbau hat.

Die Erfindung geht dabei aus von einer Interferometeranordnung mit einer Lichtquelle zur Emission von Strahlung einer vorbestimmten Kohärenzlänge, einer Vorrichtung zum Aufteilen der von der Lichtquelle emittierten Strahlung in zwei Teilstrahlen und zur nachfolgenden Überlagerung der beiden Teilstrahlen sowie einer Strahlführungseinrichtung, um die überlagerten Teilstrahlen auf zwei in Strahlrichtung mit Abstand voneinander angeordnete Strukturen zu richten. Hierbei sind die optischen Weglängen der beiden Teilstrahlen zwischen deren Aufteilung und anschließender Überlagerung um eine vorbestimmte Längendifferenz verschieden, welche größer ist als die Kohärenzlänge. Bei Einsatz einer Weißlichtquelle werden somit, im Bild der kohärenten Wellenpakete, durch die Vorrichtung zum Aufteilen und Überlagern zwei sich in gemeinsame Richtung und mit vorbestimmtem Abstand voneinander ausbreitende kohärente Wellenpakete erzeugt, welche durch die Strahlführungseinrichtung auf die beiden Strukturen gerichtet werden.

Unter einem ersten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass die in Strahlrichtung erste der beiden Strukturen durch die Strahlführungseinrichtung selbst bereitgestellt ist.

Es wird dann lediglich die zweite der zu vermessenden Strukturen durch das zu vermessende Objekt gebildet, wobei der Abstand zwischen den beiden Strukturen erfasst werden kann, indem die Längendifferenz zwischen den optischen Weglängen der beiden Teilstrahlen zwischen deren Aufteilen und nachfolgender Überlagerung derart geändert wird, dass eine durch Interferenz erhöhte Intensität der von den beiden Strukturen zurückgeworfenen Strahlung erzielt wird.

Soll nun der Abstand zwischen zwei verschiedenen Strukturen des zu vermessenden Objekts bestimmt werden, so wird nacheinander deren jeweiliger Abstand von der ersten durch die Strahlführungseinrichtung selbst bereitgestellten Struktur bestimmt und die Differenz der beiden Abstände ermittelt. Hierbei ist im Vergleich zu der vorangehend geschilderten herkömmlichen Anordnung eine erhöhte Messgenauigkeit erzielbar, da beispielsweise bei der Vermessung nicht vollkommenen stationärer Objekte eine unabhängige Bewegung der beiden Strukturen relativ zueinander nicht zu einer Erhöhung des Messfehlers beiträgt.

Unter einem zweiten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Quotient aus den optischen Weglängen der beiden Teilstrahlen zwischen Aufteilung und Überlagerung verhältnismäßig klein ist, bevorzugt kleiner als 0,1 ist, weiter bevorzugt kleiner als 0,01 ist und insbesondere im wesentlichen 0 ist.

Dieser Einstellung der optischen Weglängen der beiden Teilstrahlen liegt folgende Überlegung zugrunde: Die Genauigkeit, mit der der Abstand zwischen zwei Strukturen durch die Interferometeranordnung messbar ist, ist bestimmt durch die Genauigkeit, mit der die Längendifferenz der optischen Weglängen auf ihren Strecken zwischen Aufteilung und Überlagerung bekannt ist. Da diese beiden Strecken unter Umständen unterschiedlichen Umwelteinflüssen und damit unbekannten Änderungen ausgesetzt sind, kann die Genauigkeit der Längendifferenz dadurch erhöht werden, dass die beiden Strecken gemeinsam so weit verkürzt werden, dass eine der Strecken vergleichsweise klein und insbesondere null ist. Diese stark verkürzte Strecke kann damit zum Messfehler nur gering beitragen.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, die von den beiden Strukturen zurückgeworfenen Anteile der beiden Teilstrahlen zu überlagern und aus der überlagerten Strahlung ein Interferenzmuster zu erzeugen.

Hierzu umfasst die Interferometeranordnung eine Strahlteilungseinrichtung zum Aufteilen der überlagerten Strahlung in einen dritten Teilstrahl und einen vierten Teilstrahl sowie für einen jeden dieser beiden Teilstrahlen eine separate Abstrahlanordnung, deren Abstrahlorte einen vorbestimmten Abstand voneinander aufweisen, so dass der abgestrahlte dritte und der abgestrahlte vierte Teilstrahl auf einem Schirm zu einem Interferenzmuster überlagerbar sind. Das Interferenzmuster entsteht deshalb, weil bezüglich den beiden Abstrahlorten nicht symmetrisch angeordnete Stellen auf dem Schirm unterschiedliche Abstände zu den beiden Abstrahlorten aufweisen und es deshalb Stellen auf dem Schirm gibt, an denen zwei in Strahlrichtung der zurückgeworfenen Strahlung mit Abstand voneinander angeordnete und nicht kohärent überlagerte Wellenpakete kohärent zur Überlagerung kommen, während dies an deren Stellen des Schirms nicht der Fall ist. Diese Intensitätsunterschiede führen zu dem wahrgenommenen Interferenzmuster. Umgekehrt kann dann aus dem Interferenzmuster auf den Abstand der Wellenpakete in der überlagerten Strahlung geschlossen werden, woraus wiederum der Abstand der Strukturen bestimmbar ist. Insbesondere ist es hierbei nicht notwendig, durch exaktes Einstellen der durch die Vorrichtung zum Aufteilen und Überlagern bestimmten Längendifferenz exakt an den Abstand der beiden Strukturen anzupassen, um eine interferente Intensitätserhöhung der überlagerten Strahlung zu erzielen.

Hierbei ist vorteilhafterweise vorgesehen, das Interferenzmuster durch einen ortsauflösenden Strahlungsdetektor zu erfassen, wobei weiter bevorzugt eine Bestimmungseinrichtung vorgesehen ist, um den Abstand zwischen den beiden Strukturen in Abhängigkeit von dem erfassten Interferenzmuster zu bestimmen.

Auf besonders einfache Weise ist das Interferenzmuster ausreichend durch einen Zeilendetektor erfassbar, welcher sich quer zu einer Symmetrieebene bezüglich der beiden Abstrahlorte erstreckt.

Um die Intensität der auf den Zeilendetektor einfallenden Strahlung zu erhöhen, ist vorteilhafterweise eine als Zylinderlinse wirkende Struktur zwischen den beiden Abstrahlorten einerseits und dem Zeilendetektor andererseits vorgesehen.

Vorteilhaft ist es weiter, den Abstand zwischen den beiden Abstrahlorten änderbar zu gestalten. Bei einem erhöhten Abstand zwischen den beiden Abstrahlorten ergeben sich nämlich an einer außerhalb einer Symmetrieebene bezüglich der Abstrahlorte angeordneten Stellen des Schirms größere Differenzen in den Abständen zu den beiden Abstrahlorten als bei einem vergleichsweise geringeren Abstand zwischen denselben. Entsprechend entsteht auf dem Schirm ein räumlich dichteres Interferenzmuster, was bei gegebener Größe des Schirms und gegebenem Abstand der auf die beiden Strukturen gerichteten Wellenpakete zu einem größeren Bereich an erfassbaren Abständen zwischen den beiden Strukturen führt. Es ist somit bei einem großen Abstand der beiden Abstrahlorte voneinander einerseits der Messbereich für die beiden Strukturen erhöht und andererseits, bei gegebener Ortsauflösung des Detektors, die Messgenauigkeit reduziert. Bei einem hierzu vergleichsweise geringen Abstand der beiden Abstrahlorte voneinander ist der Messbereich für die Abstände der beiden Strukturen voneinander reduziert, dafür aber die Messgenauigkeit entsprechend erhöht.

Um einen unbekannten Abstand zwischen zwei zu vermessenden Strukturen mit möglichst hoher Genauigkeit zu bestimmen, ist vorteilhafterweise folgende Vorgehensweise vorgesehen: Es wird zunächst der Abstand zwischen den beiden Abstrahlsorten auf einen einer verminderten Messgenauigkeit entsprechenden großen Wert eingestellt. Sodann wird aus dem entstehenden Interferenzmuster mit verminderter Messgenauigkeit der Abstand zwischen den beiden gewünschten Strukturen vorläufig bestimmt. Darauffolgend wird durch entsprechendes Einstellen der Längendifferenz der optischen Weglängen auf den Strecken des ersten Teilstrahls und des zweiten Teilstrahls zwischen Aufteilung und nachfolgender Überlagerung so eingestellt, dass der Abstand der beiden Wellenpakete dem vorläufig bestimmten Abstand der beiden zu vermessenden Strukturen entspricht. Sodann wird der Abstand der beiden Abstrahlungsorte voneinander verringert, um ein einer erhöhten Messgenauigkeit entsprechendes Interferenzmuster zu erzeugen, aus dem dann der Abstand zwischen den beiden Strukturen erneut mit erhöhter Messgenauigkeit bestimmt wird. Hierbei kann iterativ vorgegangen werden, indem nach und nach der Abstand zwischen den beiden Wellenpaketen immer genauer an den Abstand der zu vermessenden Strukturen angepasst wird, welcher bei zunehmender Reduzierung des Abstands zwischen den beiden Abstrahlorten mit immer höherer Genauigkeit bestimmbar ist.

Um einen unbekannten Abstand zwischen zwei Strukturen vorläufig zu bestimmen, ist vorteilhafterweise vorgesehen, den Abstand zwischen den beiden Abstrahlorten auf einen vergleichsweise großen Wert einzustellen und dann den Abstand zwischen den beiden Wellenpaketen, d. h. die Längendifferenz der optischen Weglängen des ersten und des zweiten Teilstrahls zwischen Aufteilung und Überlagerung kontinuierlich zu verändern, bis die beiden zu vermessenden Strukturen ein nachweisbares Interferenzmuster erzeugen.

Wenn die erste der beiden Strukturen durch die Strahlführungseinrichtung selbst bereitgestellt ist, ist es im Hinblick auf eine präzis definierte erste Struktur vorteilhaft, diese durch eine insbesondere teilweise verspiegelte Grenzfläche zwischen optisch unterschiedlich dichten Medien auszubilden. Insbesondere kann dies ein Übergang zwischen Glas und Luft an einem Messkopf der Interferometeranordnung erfolgen.

Die Messung des Abstands der zweiten Struktur vom Messkopf erfolgt hierbei über die Bestimmung des Abstands, den ein von dem Messkopf reflektiertes Wellenpaket einerseits und ein von der zweiten Struktur reflektiertes Wellenpaket andererseits voneinander aufweisen. Es ist deshalb vorteilhaft, die Erzeugung ähnlich beabstandeter Wellenpakete an anderen Stellen der Interferometeranordnung als Störsignale zu vermeiden. Ist nun ein bevorzugter Messbereich für zu messende Abstände vorgegeben, und zwar derart, dass in diesem Messbereich vergleichsweise genaue Messungen des Abstands zwischen Messkopf und zweiter Struktur durchführbar sind, so ist bevorzugterweise im Strahlengang vor der die erste Struktur bildenden Grenzfläche des Messkopfes ein Medium vorgesehen, welches einen stetigen, insbesondere konstanten, Verlauf des Brechungsindex aufweist, um dort nicht eine Störreflexion zu erzeugen, welche zu dem von der Grenzfläche zurückgeworfenen Wellenpaket den gleichen Abstand aufweist, wie das von einer innerhalb des Messbereichs angeordneten zu vermessenden Struktur zurückgeworfene Wellenpaket.

Eine vorteilhafte Ausführung einer solchen Anordnung ist dadurch gegeben, dass die Teil-Wellenpakete in optischen Fasern, wie etwa Glasfasern, durch die Strahlführungseinrichtung bis zu der die erste Struktur bildenden Grenzfläche transportiert werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist hierbei an das Ende der Glasfaser eine sogenannte GRIN-Linse ("Gradient Index Lens") angekoppelt, deren Austrittsfenster die erste Struktur bildet. Bei geeigneter Bemessung der GRIN-Linse kann diese die Divergenz des aus einer Glasfaser austretenden Strahlenbündels reduzieren und insbesondere zu einer im wesentlichen parallelen Abstrahlung führen. Gleichzeitig ist es durch geeignete Abstimmung der Brechungsindices von Glasfaser und GRIN-Linse und Verwendung eines geeigneten Kittmaterials zwischen diesen beiden möglich, eine optisch wirkende, insbesondere reflektierende Grenzfläche zwischen Glasfaser und GRIN-Linse zu vermeiden.

Insbesondere bei der Ausgestaltung, bei der eine der beiden Strecken für den ersten und den zweiten Teilstrahl zwischen Aufteilung und Überlagerung besonders kurz ist, ist es, wie oben bereits erläutert, möglich, eine besonders präzise und gegenüber Umwelteinflüssen stabile Interferometeranordnung bereitzustellen. Beim Einsatz einer stabilen Interferometeranordnung zeigt sich bei Untersuchung des durch Inteferenz erhöhten Messsignals der kohärenten Überlagerung zweier Wellenpakete, dass das erhöhte Messsignal als "Peak" nicht lediglich um seinen Schwerpunkt kontinuierlich ansteigt und wieder abfällt, wobei eine Halbwertsbreite des Peaks in etwa der Kohärenzlänge der Quelle entspricht. Es zeigt sich vielmehr, dass das durch Inteferenz erhöhte Messsignal eine Feinstruktur mit mehreren Maxima und Minima aufweist.

Vorteilhafterweise lässt sich unter Verwendung der Information über diese Maxima und Minima der Abstand der überlagerten Wellenpakete voneinander präziser bestimmen als bei Bestimmung des Abstands lediglich über einen Schwerpunkt oder ein Zentrum der kontinuierlich ansteigenden und wieder abfallenden gemessenen Intensität, welche gewissermaßen eine Einhüllende des mehrere Maxima und Minima aufweisenden Interferenzsignals bildet.

Von den im Messsignal auftretenden Maxima und Minima werden vorzugsweise lediglich eine begrenzte Anzahl verwendet, welche beidseits benachbart zu einem der größten Maxima und Minima des Messsignals angeordnet sind. Vorzugsweise umfasst ein solcher Bereich weniger als acht, insbesondere weniger vier Kohärenzlängen der Quelle.

Die Vorrichtung zum Aufteilen und nachfolgenden Überlagern umfasst vorzugsweise eine Lichtwegänderungsvorrichtung, um die Längendifferenz der optischen Weglängen der Strecken für den ersten und den zweiten Teilstrahl zu ändern. Durch die Änderung der Längendifferenz kann der Abstand der beiden Wellenpakete des erzeugten Doppel-Wellenpakets an den Abstand der von den beiden Strukturen zurückgeworfenen Wellenpakete angepasst werden, so dass eine interferente Signalerhöhung stattfindet. Aus Kenntnis der Längendifferenz bei Signalerhöhung kann damit auf den Abstand zwischen den beiden Strukturen geschlossen werden.

Vorzugsweise erfolgt das Aufteilen des von der Lichtquelle emittierten Strahls in den ersten und den zweiten Teilstrahl durch einen teilreflektierenden Spiegel, welcher im wesentlichen senkrecht zum Strahl orientiert angeordnet ist.

Es sind hierbei zwei Ausgestaltungen bevorzugt. Gemäß einer ersten Ausgestaltung setzen sich die beiden Teilstrahlen nach dem Überlagern in die gleiche Richtung fort, wie die Strahlung der Lichtquelle vor Eintritt in die Vorrichtung zum Aufteilen und Überlagern, die Vorrichtung arbeitet somit in Transmission. Gemäß einer zweiten Ausgestaltung arbeitet die Vorrichtung in Reflexion, wobei die beiden Teilstrahlen die Vorrichtung in eine Richtung entgegengesetzt zu der Eintrittsrichtung des von der Lichtquelle emittierten Strahls verlassen.

Hierzu eingesetzte Spiegel sind vorzugsweise am Ende einer Glasfaser bereitgestellt, insbesondere auch durch teilweise verspiegelte Austrittsfenster einer an die Glasfaser gekoppelten GRIN-Linse.

Eine vorteilhafte Stabilisierung der Interferometeranordnung ist dann gegeben, wenn die optischen Komponenten, die die optischen Weglängen des ersten und zweiten Teilstrahls zwischen Aufteilung und Überlagerung bestimmen, gemeinsam von einer Umgebung isoliert sind, wobei diese Isolierung vorzugsweise im Hinblick auf thermische oder mechanische Einflüsse, jedoch auch im Hinblick auf sämtliche anderen möglichen Umwelteinflüsse erfolgen kann. Insbesondere in Kombination mit der Ausgestaltung, bei der die Strecke für den ersten Teilstrahl eine vergleichsweise kurze optische Weglänge aufweist, kann es ausreichend sein, lediglich die den zweiten Teilstrahl bestimmenden optischen Komponenten von der Umgebung zu isolieren.

Die Interferometeranordnung kann überall dort zum Einsatz kommen, wo Abstände zwischen Strukturen oder ein Abstand einer Struktur von einem Messkopf mit erhöhter Präzision zu bestimmen sind. Insbesondere können auch Oberflächen eines Körpers oder optisch wirksame Grenzflächen innerhalb eines Körpers zweidimensional vermessen werden, wenn der Ort, auf den die Strahlführungseinrichtung die beiden Teilstrahlen richtet, änderbar ist. Beispielsweise kann dies durch eine Einrichtung erfolgen, welche den Körper relativ zu dem Messkopf quer zur Richtung der Teilstrahlen verschiebt.

Die Interferometeranordnung ist auch bei der Herstellung eines Körpers mit einer präzise gefertigten Soll-Oberfläche einsetzbar. Hierbei wiederum sind zwei Einsatzweisen bevorzugt, nämlich einerseits die Verwendung in einem abschließenden Schritt eines Herstellungsverfahrens für den Körper im Sinne einer abschließenden Qualitätskontrolle, bei der entschieden wird, ob die gefertigte Oberfläche des Körpers mit einer erforderlichen Genauigkeit der Soll- Oberfläche des Körpers entspricht. Andererseits ist ein Einsatz während der Herstellung des Körpers mit der Soll- Oberfläche möglich, indem die Interferometeranordnung dazu eingesetzt wird, um Abweichungen der Oberfläche von der Soll- Oberfläche zu bestimmen und in einem nachfolgenden Bearbeitungsprozess die Oberfläche an den Stellen zu bearbeiten, an denen die Abweichungen zu groß sind, um den Präzisionsanforderungen zu genügen.

Die hierbei hergestellten Körper weisen dann eine mit besonders hoher Genauigkeit der Soll-Oberfläche entsprechende Oberfläche auf, wobei es sich bei dem herzustellenden Körper um eine optische Linse oder ein mechanisches Präzisionsteil handeln kann.

Insbesondere ist die Interferometeranordnung auch in der Augenchirurgie einsetzbar, und hierbei insbesondere um die Krümmung der Cornea eines Auges zu bestimmen.

Es werden nun Ausführungsformen der Erfindung an Hand von Zeichnungen erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine herkömmliche Interferometeranordnung,

Fig. 2 einen schematischen Aufbau einer Interferometeranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Doppel- Wellenpakets, wie es von einer Strahlführungseinrichtung der Interferometeranordnung gemäß Fig. 2 auf zu vermessende Strukturen gerichtet wird,

Fig. 4 eine schematische Darstellung von Wellenpaketen, wie sie nach Reflexion der in Fig. 3 dargestellten Wellenpakete von zwei mit Abstand voneinander angeordneten Strukturen auftreten,

Fig. 5 ein Interferenzsignal, wie es ein Detektor der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform bei Überlagerung von Wellenpaketen erfasst,

Fig. 6 eine Interferometeranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 eine Interferometeranordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8 eine schematische Darstellung von Wellenpaketen, wie sie von zwei Abstrahlorten der Interferometeranordnung gemäß Fig. 7 abgestrahlt werden, und

Fig. 9 eine schematische Darstellung zur Entstehung eines Interferenzmusters aus der von den beiden Abstrahlorten der Interferometeranordnung gemäß Fig. 7 abgestrahlten Strahlung.

In Fig. 2 ist eine schematische Funktionsdarstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Interferometeranordnung 1 dargestellt. Die Interferometeranordnung 1 dient in dem gezeigten Beispiel zur Bestimmung eines Abstands d2 zwischen zwei Strukturen 3 und 5, welche als Voraussetzung aufweisen, dass sie die für die Messung verwendete Strahlung wenigstens teilweise zurückwerfen.

Hierzu ist ein Probenzweig 7 der Interferometeranordnung 1 vorgesehen, um die Strahlung auf die beiden Strukturen 3, 5 zu richten. Die Bestimmung des Abstands d2 erfolgt über einen Vergleich mit einem Abstand d1, welcher in einem Referenzzweig der Interferometeranordnung 1 bereitgestellt wird. Dieser Vergleich findet in einem an den Probenzweig 7 gekoppelten Auswertezweig 11 der Interferometeranordnung 1 statt.

Zur Speisung des Referenzzweigs 9 umfasst die Interferometeranordnung 1 eine Strahlungsquelle 13 für eine Strahlung mit einer vergleichsweise kurzen Kohärenzlänge, um mit dieser Strahlung Weisslicht-Interferometrie zu betreiben. Als geeignete Strahlungsquelle hierzu hat sich eine sogenannte Superlumineszenzdiode ("SLD") erwiesen. Die von der Superlumineszenzdiode 13 emittierte Strahlung wird in eine Glasfaser 15 eingekoppelt, welche die Strahlung einem Faserkoppler 17 zuführt. Der Faserkoppler 17 weist eine Seite 21 mit zwei Anschlüssen 19 und 23 auf. Der Faserkoppler 17 ist ein 50/50 Faserkoppler. Dies bedeutet, dass Strahlung, welche über einen der Anschlüsse 19, 23 auf der Seite 21 des Faserkopplers 17 eintritt, zu gleichen Teilen auf Anschlüsse 25, 27 auf einer anderen Seite 29 des Faserkopplers verteilt wird.

Die Glasfaser 15 zur Zuführung der Strahlung der SLD 13 ist an den Anschluss 19 auf der Seite 21 angekoppelt, während eine Glasfaser 31 des Referenzzweigs 9 an den Anschluss 25 auf der anderen Seite 29 des Faserkopplers 17 angekoppelt ist. Die den Faserkoppler 17 durchsetzende Strahlung der Quelle 13 tritt an einem dem Anschluss 25 entgegengesetzten Ende 33 der Glasfaser 31 aus dieser aus und wird durch eine Linse 35 in ein paralleles Strahlenbündel 37 umgewandelt. Das Strahlenbündel 37 durchsetzt einen senkrecht zu dem Strahlenbündel 37 angeordneten teilreflektierenden Spiegel 39 und trifft dann auf einen parallel zu dem Spiegel 39 angeordneten weiteren Spiegel 41.

Die beiden Spiegel 39 und 41 bilden ein Referenznormal der Interferometeranordnung und sind in einem Abstand d1 voneinander angeordnet, wobei der Abstand d1 mittels eines in der Zeichnung nicht dargestellten Antriebs änderbar ist, welcher den Spiegel 41 in eine Richtung parallel zu der Strahlrichtung des Strahlenbündels 37 verschiebt, wie dies durch einen Pfeil 43 in Fig. 2 angedeutet ist.

Der auf den Spiegel 39 auftreffende Strahl 37 wird durch den Spiegel 39 in zwei Teilstrahlen aufgeteilt, nämlich einen ersten Teilstrahl, welcher von dem Spiegel 39 unmittelbar zurückreflektiert wird, und einen zweiten Teilstrahl, welcher den Spiegel 39 passiert. Der den Spiegel 39 passierende Teilstrahl wird schließlich von dem mit Abstand d1 von dem Spiegel 39 angeordneten Spiegel 41 reflektiert und zu dem Spiegel 39 zurückgeworfen, welchen der zurückgeworfene zweite Teilstrahl derart passiert, dass er mit dem unmittelbar an dem Spiegel 39 reflektierten ersten Teilstrahl zur Überlagerung kommt. Die beiden überlagerten Teilstrahlen werden durch die Linse 35 wiederum fokussiert und an dem Ende 33 der Glasfaser 31 wieder in diese eingekoppelt.

Wie vorangehend bereits erläutert, kann man sich das Prinzip der Weißlicht-Interferometrie derart vorstellen, dass die Strahlungsquelle "kohärente Wellenpakete" emittiert. Ein solches in den Referenzzweig 9 eingekoppeltes Wellenpaket wird durch den halbdurchlässigen Spiegel 39 in zwei Teil- Wellenpakete 47 und 49 aufgeteilt, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind. Das erste Teil-Wellenpaket 47 wird von dem halbdurchlässigen Spiegel 39 unmittelbar reflektiert, von der Linse 35 fokussiert und an dem Ende 33 in die Glasfaser 31 eingekoppelt und bewegt sich in dieser in Richtung zu dem Faserkoppler 17. In Fig. 3 ist der zeitliche Verlauf einer durch das von der Quelle 13 emittierte Wellenpakete hervorgerufenen Intensität an zurück zum Faserkoppler 17 verlaufender Strahlung dargestellt. Das unmittelbar von dem Spiegel 39 zurückgeworfene Teil-Wellenpaket 47 passiert eine vorbestimmte Stelle der Glasfaser 31 zu einem Zeitpunkt t1. Das Teil-Wellenpaket 49, welches nicht unmittelbar von dem Spiegel 39 reflektiert wird, verläuft durch diesen hindurch weiter bis zu dem Spiegel 41 und wird von diesem zurück zu dem Spiegel 39 reflektiert, welchen es durchsetzt, von der Linse 35 fokussiert und an dem Ende 33 ebenfalls in die Glasfaser 31 eingekoppelt wird. Im Unterschied zu dem Teil- Wellenpaket 47 hat das Teil-Wellenpaket 49 damit einen längeren Weg durchlaufen, welcher dem zweifachen Abstand d1 zwischen den Spiegeln 39 und 41 entspricht. Entsprechend durchläuft das Teil-Wellenpaket 49 die vorbestimmte Stelle der Glasfaser 31 zu einem der Entfernung zwei mal d1 entsprechenden späteren Zeitpunkt t2. Die beiden Teil- Wellenpakete 47, 49 bilden zusammen ein kohärentes Doppel- Wellenpaket.

Da die Aufteilung in den ersten und den zweiten Teilstrahl unmittelbar durch den Spiegel 39 erfolgt, und die Überlagerung der beiden Teilstrahlen ebenfalls wieder unmittelbar an dem Spiegel 39 erfolgt, ergibt sich, dass der zweite Teilstrahl zwischen Aufteilung und Überlagerung eine optische Weglänge von zweimal d1 durchläuft, während der unmittelbar reflektierte erste Teilstrahl zwischen Aufteilung und Überlagerung eine Strecke der Länge Null durchläuft. Die hieraus resultierende Längendifferenz der optischen Weglängen der beiden Teilstrahlen zwischen Aufteilung und Überlagerung entspricht damit genau dem doppelten Abstand der beiden Spiegel 39 und 41 voneinander.

Zur besonders präzisen und stabilen Einstellung dieser Längendifferenz sind die beiden Spiegel 39 und 41 innerhalb einer in der Fig. 2 durch gestrichelte Linie angedeuteten Abschirmung 45 angeordnet, welche die beiden Spiegel thermisch und im Hinblick auf Vibrationen und mechanischen Spannungen von der Umgebung entkoppelt, um eine stabile Einstellung der Längendifferenz zu ermöglichen. Vorzugsweise ist hierbei auch der Antrieb zur Änderung des Abstands d1 zwischen den beiden Spiegeln 39 und 41 innerhalb der Abschirmung 45 angeordnet.

Das Doppel-Wellenpaket 47, 49 der Fig. 3 verlässt den Referenzzweig 9, indem es über den Anschluss 25 in den Faserkoppler 17 eintritt. Den Faserkoppler 17 verlässt das Doppel-Wellenpaket 45, 49 über den Anschluss 23 und wird dort in eine den Referenzzweig 9 mit dem Probenzweig 7 verbindende Glasfaser 47 eingekoppelt.

Die Glasfaser 47 ist hierbei an einer Seite 53 eines weiteren Faserkopplers 55 derart angeschlossen, dass das Doppel- Wellenpaket 47, 49 den Faserkoppler 55 auf einer der Seite 53 gegenüberliegenden Seite 57 wieder verlässt und dort in eine Glasfaser 59 des Probenzweigs 7 eintritt. An einem Ende 61 der Glasfaser 59 tritt das Doppel-Wellenpaket 47, 49 bzw. die von den Spiegeln 39, 41 zurückgeworfenen Teilstrahlen aus der Glasfaser 49 aus und werden durch eine Linse 63 zu parallelen Teilstrahlenbündeln 65 geformt und auf die beiden Strukturen 3 und 5, deren Abstand d2 voneinander zu bestimmen ist, gerichtet. Eine jede der beiden Strukturen 3, 5 wirft eine Teilintensität der beiden Teilstrahlen 65 zurück, welche durch die Linse 63 fokussiert und wieder in das Faserende 61 der Glasfaser 59 eingekoppelt wird. Im Bild der kohärenten Wellenpakete wird sowohl von der Struktur 3 als auch von der Struktur 5 eine Teilintensität der Wellenpakete 47, 49 reflektiert und schließlich in die Faser 59 eingekoppelt.

In Fig. 4 sind die entsprechenden resultierenden Intensitäten in Abhängigkeit von der Zeit an einer vorbestimmten Stelle der Glasfaser 59 dargestellt. Auf Grund des Abstands zwischen den beiden reflektierenden Strukturen 3 und 5 werden aus dem ursprünglichen Doppel-Wellenpaket 47, 49 vier zueinander kohärente Wellenpakete 47', 47", 49' und 49" erzeugt. Das Wellenpaket 47' entsteht aus der Reflexion des Wellenpakets 47 der Fig. 3 an der Struktur 3 und durchläuft die vorbestimmte Stelle der Glasfaser 59 zum Zeitpunkt t3. Im Unterschied hierzu musste der erst an der Struktur 5 reflektierte Anteil des Wellenpakets 47 eine um den zweifachen Abstand d2 der beiden Strukturen 3 und 5 voneinander längere Strecke durchlaufen und folgt dem Wellenpaket 47' als Wellenpaket 47" zu einem entsprechend späteren Zeitpunkt t4. Auf ähnliche Weise ist in Fig. 4 das Wellenpaket 49' dargestellt, welches den an der ersten Struktur 3 reflektierten Anteil des Wellenpakets 49 der Fig. 3 repräsentiert, wobei der Abstand zwischen den Wellenpaketen 47' und 49' weiterhin dem Abstand zwei Mal d1 entspricht. Das Wellenpaket 49" stellt den an der zweiten Struktur 5 reflektierten Anteil des Wellenpakets 49 dar, wobei der Abstand zwischen den Wellenpaketen 47" und 49" ebenfalls zwei Mal d1 beträgt. In Fig. 4 ist eine Situation dargestellt, in der der Abstand d2 zwischen den beiden Strukturen 3 und 5 kleiner ist als der Abstand d1 zwischen den beiden Spiegeln 39 und 41 des Referenzzweigs 9.

Die von den Strukturen 3 und 5 zurückgeworfene Strahlung wird über die Glasfaser 49 wieder auf der Seite 57 in den Faserkoppler 55 eingekoppelt, verlässt diesen auf der Seite 53 und wird einem Fotodetektor 69 mittels einer Glasfaser 67 zugeführt. Der Fotodetektor 69 erfasst die Intensität der ihm zugeführten Strahlung und gibt ein der Intensität entsprechendes Messsignal 71 aus, welches einer Bestimmungseinrichtung 73 für die Ermittlung des Abstands d2 zwischen den Strukturen 3 und 5 zugeführt wird.

Die Bestimmungseinrichtung 73 steuert auch den Antrieb zur Änderung des Abstands d1 zwischen den beiden Spiegeln 39 und 41 im Referenzzweig 9 der Interferometeranordnung an.

In Fig. 5 ist eine Stärke S des Messsignals 71 in Abhängigkeit von einer Differenz der Abstände d2 und d1 grafisch in willkürlichen Koordinaten dargestellt.

In der in Fig. 4 dargestellten Situation, in der die Abstände d1 und d2 wesentlich voneinander verschieden sind, liefert der Detektor 69 ein Signal der Stärke 1,0.

Wird nun durch Betätigung des Antriebs des Spiegels 41 der Abstand d1 dem Abstand d2 angenähert, so findet ein Überlapp der beiden Wellenpakete 47" und 49" (vgl. Fig. 4) statt, und die Signalstärke S erhöht sich bis zu einem Maximalwert bei exakter Übereinstimmung der Abstände d2 und d1. Wird der Spiegel 41 sodann weiter in diese Richtung bewegt, fällt die Signalstärke S wieder ab. Dieser Verlauf der Signalstärke ist in der Fig. 5 durch die gestrichelte Linie 75 dargestellt. Durch Analyse der die Linie 75 bildenden Messpunkte des Signals 71 kann die Bestimmungseinrichtung 37 den Ort des Maximums der Linie 75 bestimmen. Eine Halbwertsbreite der Linie 75 bezüglich dem Maximum ist hierbei von der Größenordnung der Kohärenzlänge der Strahlungsquelle 13. Der Ort des Maximums der Linie 75 bestimmt dabei den Abstand d1 der beiden Spiegel 39 und 41 des Referenzzweigs 9 voneinander, der gleich dem Abstand d2 der beiden zu vermessenden Strukturen 3 und 5 des Probenzweigs 7 ist.

Bei einer genaueren und hochauflösenden Betrachtung der Signalstärke S zeigt sich, dass das Messsignal nicht kontinuierlich von dem Wert 1,0 bis zum Maximum ansteigt und dann wieder abfällt, sondern dass Oszillationen der Signalstärke S mit mehreren Maxima 77 und Minima 79 auftreten, wie dies in Fig. 5 durch die durchgezogene Linie 81 dargestellt ist. Die vorangehend beschriebene Linie 75 stellt gewissermaßen eine Einhüllende der präzise gemessenen Linie 81 dar. Wird für die Bestimmung des Abstands d2 die Information der auf der Linie 81 liegenden Messpunkte mit mehreren Maxima 77 und Minima 79 verwendet, so ist die Einstellung des Abstands d1 auf den Wert, der gleich dem Wert d2 ist, mit wesentlich höherer Genauigkeit möglich. Diese Analyse könnte als "interferometrische Auswertung" des Messsignals 71 bezeichnet werden.

Eine relativ genaue Bestimmung des Nullpunkts der Fig. 5 ist beispielsweise alleine dadurch möglich, dass der Nullpunkt mittig zwischen die beiden tiefsten Minima 79 der Linie 81 gelegt wird. Unter Einbeziehung weiterer beidseits benachbarter Minima für die Bestimmung des Nullpunkts kann die Genauigkeit weiter erhöht werden. Ferner können die in dem Artikel "Electronically Scanned White-Light Interferometry: A novel Noise-Resistant Signal Processing" von R. Dändliker et al. Optics Letters Vol. 17, No. 9, May 1, 1992, Seiten 679-681 beschriebenen Rechenregeln verwendet werden, um den Nullpunkt der Fig. 5 noch präziser bestimmen zu können.

Im Folgenden werden Varianten der vorangehend dargestellten Ausführungsform der Erfindung erläutert. Hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktion einander entsprechende Komponenten sind mit den für die Fig. 2, 3, 4 und 5 verwendeten Bezugszahlen bezeichnet, zur Unterscheidung jedoch jeweils mit einem zusätzlichen Buchstaben versehen. Zur Erläuterung wird jeweils auf die gesamte vorangehende Beschreibung Bezug genommen.

In Fig. 6 ist eine Variante der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform gezeigt, welche sich von dieser im wesentlichen dadurch unterscheidet, dass die Vorrichtung zum Aufteilen und nachfolgendem Überlagern des von einer Strahlungsquelle 13 kommenden Strahls nicht in Reflexion sondern in Transmission arbeitet.

Im Einzelnen umfasst die in Fig. 6 dargestellte Interferometeranordnung 1a einen optischen Isolator 83, der die Strahlungsquelle 13a vor Strahlung schützt, die durch Komponenten der Interferometeranordnung in die Strahlungsquelle zurück reflektiert werden könnte.

Die von der Strahlungsquelle 13a emittierte Strahlung durchläuft somit zunächst den optischen Isolator 83 und wird in eine Glasfaser 15a eingespeist, welche die Strahlung einem Referenzzweig 9a der Interferometeranordnung 1a zuführt. An einem Ende 85 der Glasfaser 15a tritt die Strahlung aus, wird durch eine Linse 87 parallelisiert, durchsetzt einen teilweise reflektiertenden Spiegel 89 und trifft auf einen ebenfalls teilweise reflektierenden und mit Abstand d1 von dem Spiegel 89 angeordneten weiteren halbdurchlässigen Spiegel 91. An dem Spiegel 91 findet eine Aufteilung in zwei Teilstrahlen statt, nämlich einen ersten Teilstrahl, der den Spiegel 91 unmittelbar durchsetzt, und einen zweiten Teilstrahl, welcher zu dem Spiegel 89 hin und von diesem wieder zurück zum Spiegel 91 reflektiert wird, wonach der zweite Teilstrahl den Spiegel 91 durchsetzt und mit dem unmittelbar transmittierten ersten Teilstrahl überlagert wird. Der zweite Teilstrahl hat somit, ähnlich wie bei der Ausführungsform der Fig. 2, einen dem zweifachen Abstand d1 entsprechenden längeren Weg zurückgelegt. Auch hier ist der Abstand d1 durch einen in der Figur nicht dargestellten Antrieb änderbar, welcher, wie in der Fig. 6 durch den Pfeil 43a dargestellt ist, den Spiegel 89 verlagert. Ein von der Quelle 13a emittiertes kohärentes Wellenpaket wird somit durch die beiden Spiegel 89 und 91 ebenfalls in zwei zueinander kohärente Teil-Wellenpakete mit einem dem Abstand zwei Mal d1 entsprechenden zeitlichen Abstand aufgeteilt (vgl. Fig. 3).

Nach dem Passieren der beiden Spiegel 89 und 91 werden die beiden Teilstrahlen durch eine Linse 93 fokussiert und in eine weitere Glasfaser 95 eingekoppelt, welche die beiden Teilstrahlen einem Probenzweig 7a der Interferometeranordnung 1a zuführt. Hierzu führt die Glasfaser 95 die Teilstrahlen einer Seite 97 eines Faserkopplers 99 zu, an dessen anderer Seite 101 sie in eine Glasfaser 103 eintreten, an deren Ende eine GRIN-Linse 105 derart angekoppelt ist, dass keine Unstetigkeiten des Brechungsindex des von den beiden Teilstrahlen durchsetzten Mediums auftreten. Ein Austrittsfenster 107 der GRIN-Linse 105 ist teilweise verspiegelt ausgebildet, um eine erste reflektierende Struktur 3a zu bilden. Die der GRIN-Linse 105 zugeführten Teilstrahlen werden zum einen Teil von der ersten Struktur 3a zurück in die Glasfaser 103 reflektiert und passieren zum anderen Teil die erste Struktur 3a und werden auf eine zweite Struktur 5a gerichtet. An der zweiten Struktur 5a findet eine Reflexion zurück in den Messkopf 105 und die Glasfaser 103 statt. Aufgabe der Interferometeranordnung 1a ist es, einen Abstand d2 zwischen der zweiten Struktur 5a und der ersten Struktur 3a des Messkopfes 105 zu bestimmen.

Die von dem Austrittsfenster der GRIN-Linse 3a und der zweiten Struktur 5a zurückgeworfene Strahlung wird über die Glasfaser 103 wieder auf der Seite 109 in den Faserkoppler 99 eingespeist und verlässt diesen auf der anderen Seite 97 durch eine Glasfaser 67a zu einem Fotodetektor 69a, der die Intensität der ihm zugeführten Strahlung erfasst und ein dieser Intensität entsprechendes Messsignal 71a ausgibt, welches einer Bestimmungseinrichtung 73a für den Abstand d2 zugeführt wird. Die Bestimmungseinrichtung 73a arbeitet ähnlich wie die im Zusammenhang mit der Ausführungsform der Fig. 2 beschriebene Bestimmungseinrichtung. Bei der Ausführungsform der Fig. 6 haben nämlich die dem Probenzweig 7a zugeführten Wellenpakete ebenfalls die in Fig. 3 dargestellte Gestalt als Doppel-Wellenpaket mit dem zweifachen Abstand d1 der Spiegel 89 und 91 voneinander. Die dem Detektor 89 zugeführten Wellenpakete haben ferner ebenfalls die in Fig. 4 gezeigte Anordnung, wenn der Abstand d2 zwischen Struktur 5a und Austrittsfenster 107 des Messkopfes kleiner ist als der Abstand d1. Entsprechend veranlasst die Bestimmungseinrichtung 73a ein Verfahren des Spiegels 89 in Richtung 43a, um die in Fig. 5 dargestellte Messkurve 75 oder 81 aufzunehmen, woraus der Abstand d1 bestimmbar ist, der gleich dem Abstand d2 ist.

Eine in Fig. 7 dargestellte Interferometeranordnung 1b weist hinsichtlich ihres Referenzzweigs 9b und ihres Probenzweigs 7b einen der in Fig. 6 dargestellten Interferometeranordnung im Wesentlichen gleichen Aufbau auf, wobei im Unterschied hierzu allerdings ein Spiegel 91b, an dem die von einer Strahlungsquelle 13b emittierte Strahlung in einen ersten und einen zweiten Teilstrahl aufgeteilt wird, in Richtung 43b verlagerbar ist, um einen Abstand d1 zu ändern, welcher den Abstand des Doppel-Wellenpakets 47, 49 (vgl. Fig. 3) bestimmt. Ferner ist der mit Abstand d1 von dem verlagerbaren Spiegel 91b angeordnete Spiegel 45b zur Reflexion des zweiten Teilstrahls bezüglich der Interferometeranordnung 1b fest angeordnet.

Der wesentliche Unterschied der Interferometeranordnung 1b zu der in der Fig. 6 dargestellten Anordnung liegt in der Art und Weise, wie die von einem Messkopf 105b und der zu vermessenden Struktur 5b reflektierte Strahlung detektiert wird.

Die zurückgeworfenen Wellenpakete weisen, ebenso wie bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen, in einer Faser 103b oder in einer Faser 67b eine zeitliche Abfolge auf, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Allerdings wird die Faser 67b nicht, wie bei der Ausführungsform der Fig. 2 oder der Ausführungsform der Fig. 6 direkt einem Fotodetektor sondern einem weiteren 50/50 Faserkoppler 111 an einer Eingangsseite 113 desselben zugeführt. Die Intensitäten der in den Faserkoppler 111 eintretenden Wellenpakete werden gleichmäßig auf zwei an dessen anderer Seite 115 angeschlossene Glasfasern 117 und 119 verteilt, in welchen sie unter Beibehaltung der in Fig. 4 dargestellten zeitlichen Abfolge sie bis zu Faserenden 121 bzw. 123 verlaufen. Die Faserenden 121, 123 bilden Abstrahlorte, von denen die in den Glasfasern 117, 119 geführten Wellenpakete als Strahlungsbüschel 125 und 127 abgestrahlt werden.

Die Strahlungsbüschel 125, 127 werden auf einem ortsauflösenden Zeilendetektor 129 zur Überlagerung gebracht. Der Zeilendetektor 129 erstreckt sich parallel zu einer Verbindungslinie zwischen den Abstrahlorten 121, 123, wobei eine als Zylinderlinse wirkende Beugungsanordnung 131 zwischen den Faserenden 121 und 123 einerseits und dem Zeilendetektor 129 andererseits angeordnet ist, um die auf den Zeilendetektor 129 treffende Intensität zu erhöhen.

In Fig. 9 sind die Faserenden und Abstrahlorte 121, 123 der beiden Glasfasern 117 und 119 vergrößert dargestellt, wobei eine Antriebsanordnung 133 vorgesehen ist, welchen die Faserenden 121 und 123 unter einem änderbaren Abstand d3 voneinander haltert.

Da die Wellenpakete in der Faser 67b dem Faserkoppler 111 in der in Fig. 4 gezeigten zeitlichen Abfolge zugeführt werden, überträgt der Faserkoppler 111 diese zeitliche Abfolge auch in die Fasern 117 und 119, so dass von beiden Abstrahlorten 121, 123 Wellenpakete mit identischer zeitlicher Abfolge abgestrahlt werden. In Fig. 8 ist dies dargestellt, und zwar zeigen dort die Wellenpakete der oberen Zeile die zeitliche Abfolge für den Abstrahlort 121 und die Wellenpakete der unteren Zeile die zeitliche Abfolge für den Abstrahlort 123. Die Wellenpakete sind in der Fig. 8 mit den gleichen Bezugsziffern wie in der Fig. 4 bezeichnet, zur Unterscheidung der beiden Abstrahlorte jedoch mit einem Index 1 zur Bezeichnung des Abstrahlorts 121 sowie einem Index 2 zur Bezeichnung des Abstrahlorts 123 versehen.

An einer symmetrisch bezüglich den Abstrahlorten 121 und 123 angeordneten Stellen X0 des Zeilendetektors 129 überlagern sämtliche von dem Abstrahlort 121 abgestrahlten Wellenpakete mit entsprechenden von dem Abstrahlort 123 abgestrahlten Wellenpaketen kohärent. Es überlagern sich somit die Wellenpakete 47'₁ mit 47'₂, 47"₁ mit 47"₂, 49'₁ mit 49'₂ und 49"₁ mit 49"₂.

Eine weitere Interferenzbedingung auf dem Zeilendetektor 129 ist an einer Stelle +X1 erfüllt, welche zu den Abstrahlorten 121 und 123 unterschiedliche Abstände derart aufweist, dass dort das von dem Abstrahlort 121 früher abgestrahlte Wellenpaket 47"₁ mit dem von dem Abstrahlort 123 später abgestrahlten Wellenpaket 49'₂ zur Überlagerung kommt. Entsprechend kommt an einer bezüglich X0 symmetrisch zu +X1 angeordneten Stelle -X1 das von dem Abstrahlort 123 früher abgestrahlte Wellenpaket 47"₂ mit dem von dem Abstrahlort 121 später abgestrahlten Wellenpaket 49'₁ zur Überlagerung. An den Stellen -X1 und +X1 registriert der Zeilendetektor 129 somit eine durch Interferenz erhöhte Intensität.

Die von dem Zeilendetektor 129 registrierten ortsabhängigen Intensitäten werden als Messsignal 71b einer Bestimmungseinrichtung 73b zugeführt, welche bei bekanntem Abstand d3 der Faserenden 121, 123 voneinander aus den detektierten Abständen zwischen X0 und +X1 oder/und X0 und -X1 oder/und +X1 und -X1 den Abstand zwischen den Wellenpaketen 47" und 49' bestimmt. Da der Abstand zwischen den Wellenpaketen 47" und 49' von der Differenz zwischen den Abständen d1 des Referenzzweigs und d2 des Probenzweigs abhängt, kann bei bekanntem Abstand d1 des Referenzzweigs der Abstand d2 des Probenzweigs ermittelt werden.

Wird durch den Antrieb 133 der Abstand zwischen den Abstrahlorten 121 und 123 verringert, so erhöht sich, um eine gleiche Laufzeitdifferenz von den Abstrahlorten zum Schirm 129 zu erreichen, der Abstand der Stellen +X1 und -X1 auf dem Zeilendetektor 129 von der bezüglich der Faserenden 121 und 123 symmetrisch angeordneten Stelle X0. Es ist ersichtlich, dass bei vorgegebener Länge des Zeilendetektors 129 ein großer Abstand d3 zwischen den Faserenden 121 und 123 der Zeilendetektor 129 somit auch größere Differenzen zwischen den Abständen d1 und d2 erfassen kann, während bei einem kleineren Abstand d3 der Faserenden 121 und 123 voneinander bei gegebener Ortsauflösung des Zeilendetektors 129 der Abstand d2 genauer bestimmt werden kann.

Bei unbekanntem Abstand d2 wird dieser nach folgendem Verfahren genau bestimmt: Zunächst werden die Faserenden 121, 123 mit großem Abstand d3 voneinander angeordnet. Sodann wird der Abstand d1 des Referenzzweigs über den Antrieb in Richtung 43b von kleinen Werten hin zu großen Werten kontinuierlich verfahren, bis sich auf dem Zeilendetektor 129 ein ausreichend kontrastreiches Interferenzmuster, d. h. durch Interferenz erhöhte Intensitäten, an Stellen +X1 und -X1 einstellen. Aus dem Abstand der Stellen +X1 und -X1 voneinander ermittelt die Bestimmungseinrichtung 73b die Differenz zwischen den Abständen d1 des Referenzzweigs 9b und d2 des Probenzweigs 7b, dies allerdings auf Grund des großen Abstands d3 der Abstrahlorte 121, 123 voneinander mit verminderter Genauigkeit.

Sodann wird der Abstand d1 des Referenzzweigs dem mit verminderter Genauigkeit bestimmten Abstand d2 angepasst, und es wird der Abstand d3 zwischen den Faserenden verringert, so dass eine verbleibende Differenz zwischen d1 und d2 mit erhöhter Genauigkeit festgestellt wird. Hieraus wiederum lässt sich, da der Abstand d1 des Referenzzweigs 9b bekannt ist, der Abstand d2 mit erhöhter Genauigkeit bestimmen. Gegebenenfalls kann dann wiederholt der Abstand d1 an den ermittelten Abstand d2 angeglichen werden, um die Messgenauigkeit für den Abstand d2 weiter zu erhöhen.

Es ist anzumerken, dass die Signalauswertung mit dem Zeilendetektor wie in der im Zusammenhang mit der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform auch zur Signalauswertung bei den in den Fig. 2 und 6 dargestellten Ausführungsformen dienen kann. Umgekehrt kann auch bei der in der Fig. 7 dargestellten Ausführungsform die Signalauswertung nach der für die Fig. 2 und 6 dargestellten Art, d. h. lediglich durch einen Fotodetektor, erfolgen.

Als geeignete Strahlungsquellen für die Interferometeranordnung können Superlumineszenzdioden dienen, wie beispielsweise die SLD-38-MP, wie sie von der Firma SUPERLUM LTD. aus Moskau bezogen werden kann. Als eine geeignete GRIN-Linse kann beispielsweise eine von der Firma Newport unter dem Produktnamen Selfoc vertriebene Linse dienen. Als geeigneter optischer Isolator kann beispielsweise einer der ebenfalls von der Firma Newport vertriebenen Isolatoren mit den Produktnamen ISC, ISS, ISU, ISN oder ISP eingesetzt werden.

Die Ausführungsformen der Fig. 6 und 7 messen jeweils den Abstand d2 zwischen einem Messkopf der Interferometeranordnung und einer zu vermessenden Struktur 5, während bei der Ausführungsform der Fig. 2 der Abstand d2 zwischen zwei zu vermessenden Strukturen 3 und 5 bestimmt wird. Es kann allerdings auch die Interferometeranordnung mit dem Aufbau der Fig. 2 mit einem Messkopf versehen werden, der als Struktur 3 dient, wie ebenso auch mit den in den Fig. 6 und 7 gezeigten Anordnungen Abstände zwischen zwei außerhalb des Messkopfs angeordneten Strukturen bestimmbar sind.

Ferner können die vorangehend geschilderten Interferometeranordnungen durch einen Objekttisch zur Aufnahme eines zu vermessenden Objekts ergänzt werden. Über den Objekttisch sind dann Messkopf und Objekt in einer Richtung quer zur Strahlrichtung verschiebbar, so dass jeweilige Abstände d2 an benachbarten Orten des Objekts bestimmbar sind und somit zweidimensionale Karten der zu vermessenden Struktur erstellt werden können.

Claims (31)

1. Interferometeranordnung, umfassend:
eine Strahlungsquelle (13) zur Emission von Strahlung einer vorbestimmten Kohärenzlänge,
eine Vorrichtung (39, 41; 89, 91) zum Aufteilen eines von der Strahlungsquelle (13) emittierten Strahls in einen ersten Teilstrahl und einen zweiten Teilstrahl und zum nachfolgenden Überlagern der beiden Teilstrahlen, wobei optische Weglängen der beiden Teilstrahlen zwischen Aufteilung und Überlagerung sich um eine vorbestimmte Längendifferenz ((d1)) unterscheiden, welche grösser ist als die Kohärenzlänge, und
eine Strahlführungseinrichtung (59, 61; 103, 105), um die überlagerten Teilstrahlen auf zwei in Strahlrichtung mit Abstand voneinander angeordnete optisch wirksame, insbesondere teilreflektierende, Strukturen (3, 5) zu richten,
dadurch gekennzeichnet, dass eine erste (3) der beiden Strukturen (3, 5) durch die Strahlführungseinrichtung (103, 105) bereitgestellt ist.

2. Interferometeranordnung nach Anspruch 1, wobei die erste Struktur (39) durch eine teilweise verspiegelte Grenzfläche (107) zwischen optisch unterschiedlich dichten Medien, insbesondere zwischen Glas und Luft, ausgebildet ist.

3. Interferometeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Messbereich durch eine minimale und eine maximale optische Weglänge (d2) zwischen der ersten und der zweiten Struktur (3, 5) vorgegeben ist und wobei die Strahlführungseinrichtung (59, 61; 103, 105) in deren Abstrahlrichtung vor der ersten Struktur (3) ein von den Teilstrahlen durchsetztes Medium umfasst, welches einen stetigen, insbesondere im wesentlichen konstanten, Verlauf des Brechungsindex aufweist und welches sich wenigstens über einen Bereich zwischen zwei Punkten erstreckt, die von der ersten Struktur eine Entfernung aufweisen, die der minimalen bzw. maximalen optischen Weglänge des Messbereichs entsprechen.

4. Interferometeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Strahlführungseinrichtung eine Glasfaser (103) umfasst an die eine GRIN-Linse (105) angekoppelt ist, deren Austrittsfenster (107) die erste Struktur (3) bereitstellt.

5. Interferometeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder dem Oberbegriff von Anspruch 1, gekennzeichnet durch,
eine Lichtwegänderungsvorrichtung (41, 43; 89, 43a; 91b, 43b), um die vorbestimmte Längendifferenz (d1) zu ändern, und
einen Detektor (69; 129) zum Empfang von einer Überlagerung von von den beiden Strukturen (3), 5 zurückgeworfener Strahlung und zur Abgabe eines eine Intensität der überlagerten zurückgeworfenen Strahlung repräsentierenden Messsignals (71),
wobei ein Quotient aus der optischen Weglänge des ersten Teilstrahls zwischen Aufteilung und Überlagerung geteilt durch die optischen Weglänge des zweiten Teilstrahls zwischen Aufteilung und Überlagerung kleiner als 0,1 ist, insbesondere kleiner als 0,01 ist, weiter bevorzugt im wesentlichen Null ist.

6. Interferometeranordnung nach Anspruch 5, ferner umfassend eine Bestimmungseinrichtung (73), um den Abstand (d2) zwischen den beiden Strukturen (3, 5) in Abhängigkeit von dem Messsignal (71) und der Längendifferenz (d1) zu bestimmen, wobei die Bestimmungseinrichtung (73) den Abstand (d2) in Abhängigkeit mehrerer Maxima (77) und Minima (79) der Intensität bestimmt, welche bei Änderung der Längendifferenz (d1) innerhalb eines Bereichs um eine dem Abstand (d2) zwischen den beiden Strukturen (3, 5) entsprechenden Längendifferenz (d1) auftreten.

7. Interferometeranordnung nach Anspruch 6, wobei der Bereich weniger als acht, insbesondere weniger als vier Kohärenzlängen umfasst.

8. Interferometeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder dem Oberbegriff von Anspruch 1, gekennzeichnet durch,
eine Strahlteilungseinrichtung (111) zum Aufteilen einer Überlagerung von Strahlung, die von den beiden Strukturen (3b, 5b) zurückgeworfen wurde, in einen dritten Teilstrahl (117) und einen vierten Teilstrahl (119),
eine erste Abstrahlanordnung (121), um den dritten Teilstrahl von einem ersten Abstrahlort aus abzustrahlen, und
eine zweite Abstrahlanordnung (123), um den vierten Teilstrahl von einem einen vorbestimmten Abstand (d3) zu dem ersten Abstrahlort aufweisenden zweiten Abstrahlort aus derart abzustrahlen, dass der dritte und der vierte Teilstrahl auf einem Schirm (129) zu einem Interferenzmuster überlagerbar sind.

9. Interferometeranordnung nach Anspruch 8, ferner umfassend einen das Interferenzmuster erfassenden ortsauflösenden Strahlungsdetektor (129).

10. Interferometeranordnung nach Anspruch 9, ferner umfassend eine Bestimmungseinrichtung (71b), um den Abstand zwischen den beiden Strukturen (3b, 5b) in Abhängigkeit von dem erfassten Interferenzmuster zu bestimmen.

11. Interferometeranordnung nach Anspruch 10, wobei der ortsauflösende Strahlungsdetektor einen parallel zu einer Verbindungslinie zwischen dem ersten und dem zweiten Abstrahlort (121, 123) sich erstreckenden Zeilendetektor (129) umfasst.

12. Interferometeranordnung nach Anspruch 11, ferner umfassend eine zwischen dem Zeilendetektor (129) einerseits und den beiden Abstrahlorten (121, 123) andererseits angeordnete Zylinderlinse (131) zum Abbilden eines Teils des Interferenzmusters auf den Zeilendetektor (129).

13. Interferometeranordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der vorbestimmte Abstand (d3) zwischen dem ersten Abstrahlort (121) und dem zweiten Abstrahlort (123) änderbar ist und wobei die Bestimmungseinrichtung (73b) den Abstand zwischen den beiden Strukturen ferner in Abhängigkeit von dem Abstand (d3) zwischen dem ersten Abstrahlort (121) und dem zweiten Abstrahlort (123) bestimmt.

14. Interferometeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei eine Lichtwegänderungsvorrichtung (41, 43; 89, 43a; 91b, 43b) vorgesehen ist, um die vorbestimmte Längendifferenz (d1) zu ändern und wobei die Bestimmungseinrichtung (71) den Abstand zwischen den beiden Strukturen (3, 5) in Abhängigkeit von der Längendifferenz (d1) bestimmt.

15. Interferometeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Vorrichtung zum Aufteilen und Überlagern einen im wesentlichen senkrecht zum Strahl orientierten Spiegel (39, 41; 89, 91) umfasst.

16. Interferometeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der erste Teilstrahl die Vorrichtung (39, 41; 89, 91) zum Aufteilen und Überlagern im wesentlichen direkt durchsetzt oder von dieser im wesentlichen unmittelbar reflektiert wird.

17. Interferometeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Vorrichtung zum Aufteilen und Überlagern einen quer zur Richtung des Strahls orientierten teilreflektierenden ersten Spiegel (91) zur Reflexion des zweiten Teilstrahls und Transmission des ersten Teilstrahls und einen entgegen der Richtung des Strahls versetzt zu dem ersten Spiegel (91) angeordneten und parallel zu diesem orientierten zweiten Spiegel (89) zur Reflexion des zweiten Teilstrahls aufweist.

18. Interferometeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Vorrichtung zum Aufteilen und Überlagern einen quer zur Richtung des Strahls orientierten teilreflektierenden ersten Spiegel (39) zur Reflexion des ersten Teilstrahls und Transmission des zweiten Teilstrahls und einen in Richtung des Strahls versetzt zu dem ersten Spiegel (39) angeordneten und parallel zu diesem orientierten zweiten Spiegel (41) zur Reflexion des zweiten Teilstrahls aufweist.

19. Interferometeranordnung nach Anspruch 17 oder 18, wobei der erste (91; 39) oder/und der zweite Spiegel (89; 41) an einem Ende einer Glasfaser (95, 15; 31) bereitgestellt ist.

20. Interferometeranordnung nach Anspruch 19, wobei der an dem Ende der Glasfaser bereitgestellte Spiegel eine GRIN- Linse umfasst.

21. Interferometeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die optischen Komponenten (41, 43; 89, 43a; 91b, 43b), welche die optische Weglänge des zweiten Teilstrahl zwischen Aufteilung und Überlagerung bestimmen, gemeinsam thermisch oder/und mechanisch von einer Umgebung isoliert sind.

22. Verfahren zum Bestimmen eines Abstands (d2) einer optisch wirksamen, insbesondere teilreflektierenden, Struktur (5a; 5b) von einer Referenzfläche (3a; 3b) einer Messapparatur (105) mittels Weisslichtinterferometrie, insbesondere mittels der Interferometeranordnung 1 nach einem der Ansprüche 1 bis 21, umfassend die Schritte:

• - Erzeugen von zwei sich in einer gemeinsamen Richtung und mit vorbestimmtem Abstand (d1) voneinander ausbreitenden kohärenten Wellenpaketen (47, 49),
• - Richten der beiden Wellenpakete (47, 49) durch die Referenzfläche auf die Struktur (5a, 5b), so dass diese von einem jeden der beiden Wellenpakete (47, 49) jeweils ein Teil-Wellenpaket (47', 47", 49', 49 ") zurückwirft, wobei auch die Referenzfläche (3a; 3b) von einem jeden der beiden Wellenpakete (47, 49) jeweils ein Teil-Wellenpaket (47', 49') zurückwirft,
• - Überlagern der von der Struktur und der Referenzfläche zurückgeworfenen Teil-Wellenpakete (47', 47", 49', 49"),
• - Bestimmen des Abstands (d2) aus den überlagerten Teil-Wellenpaketen (47', 47", 49', 49").

23. Verfahren zum Bestimmen eines Abstands (d2) zwischen zwei mit Abstand voneinander angeordneten optisch wirksamen, insbesondere teilreflektierenden, Strukturen (3, 5) mittels Weisslichtinterferometrie, insbesondere mittels der Interferometeranordnung 1 nach einem der Ansprüche 1 bis 21, umfassend die Schritte:

• - Erzeugen von zwei sich in einer gemeinsamen Richtung mit vorbestimmtem Abstand (d1) voneinander ausbreitenden kohärenten Wellenpaketen (47, 49),
• - Richten der beiden Wellenpakete (47, 49) auf die beiden Strukturen (3, 5), so dass eine jede der beiden Strukturen von einem jeden der beiden Wellenpakete jeweils ein Teil-Wellenpaket (47', 47", 49', 49") zurückwirft,
• - Empfangen der zurückgeworfenen Teil-Wellenpakete,
• - Aufteilen und Führen der Teil-Wellenpakete jeweils zu zwei mit vorbestimmtem Abstand (d3) voneinander angeordneten Abstrahlungsorten (121, 123),
• - Abstrahlen der aufgeteilten Teil-Wellenpakete von den beiden Abstrahlungsorten (121, 123) derart, dass die aufgeteilten Teil-Wellenpakete sich auf einem ortsauflösenden Strahlungsdetektor (129) zu einem Interferenzmuster überlagern, und
• - Bestimmen des Abstands der beiden Strukturen (d2) aus dem Interferenzmuster.

24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei sowohl der Abstand (d1) zwischen den Wellenpaketen (47, 49) als auch der Abstand (d3) zwischen den Abstrahlungsorten (121, 123) änderbar ist, umfassend die Schritte:

• a) Einstellen des Abstands (d3) zwischen den Abstrahlungsorten (121, 123) auf einen einer verminderten Messgenauigkeit entsprechenden ersten Wert,
• b) vorläufiges Bestimmen des Abstands (d2) zwischen den beiden Strukturen (3, 5) aus dem entstehenden Interferenzmuster,
• c) Einstellen des Abstands (d1) zwischen den Wellenpaketen (47, 49) auf einen dem vorläufig bestimmten Abstand zwischen den beiden Strukturen (3, 5) entsprechenden zweiten Wert,
• d) Verringern des Abstands (d3) zwischen den Abstrahlungsorten (121, 123) auf einen einer erhöhten Messgenauigkeit entsprechenden zweiten Wert, und
• e) erneutes Bestimmen des Abstands (d2) zwischen den beiden Strukturen (3, 5) aus dem entstehenden Interferenzmuster mit erhöhter Messgenauigkeit.

25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei, gegebenenfalls wiederholt, nach Schritt (e) der Schritt (b) ausgeführt wird, und zwar unter Verwendung des in Schritt (e) erneut bestimmten Abstand als den vorläufig bestimmten Abstand des Schritt (b).

26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, wobei zwischen den Schritten (a) und (b) der Abstand zwischen den Wellenpaketen kontinuierlich verändert wird, bis ein durch die beiden Strukturen (3, 5) verursachtes Interferenzmuster nachweisbar ist.

27. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 22 bis 26 in der Augenchirurgie.

28. Verfahren zum Bereitstellen eines Körpers mit einer Soll- Oberfläche, umfassend die Schritte:

• - Vermessen einer Oberfläche des Körpers mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26,
• - Bestimmen von Abweichungen der vermessenen Oberfläche von der Soll-Oberfläche des Körpers,
• - Bereitstellen des Körpers, wenn die Abweichungen kleiner sind, als ein vorbestimmter Schwellenwert und
• - Nicht-Bereitstellen des Körpers, wenn die Abweichungen grösser sind, als der vorbestimmte Schwellenwert.

29. Verfahren zum Herstellen eines Körpers mit einer Soll- Oberfläche, umfassend die Schritte:

• - Vermessen einer Oberfläche des Körpers mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26,
• - Bestimmen von Abweichungen der vermessenen Oberfläche von der Soll-Oberfläche des Körpers,
• - Abtragen von Oberflächenbereichen des Körpers an Orten, an denen Abweichungen zwischen vermessener Oberfläche und Soll-Oberfläche vorliegen, um die Oberfläche des Körpers der Soll-Oberfläche anzupassen.

30. Verfahren nach Anspruch 29, wobei der herzustellende Körper eine optische Linse ist.

31. Verfahren nach Anspruch 30, wobei der herzustellende Körper eine Linse eines menschlichen Auges ist und das Abtragen von Linsenmaterial zur Korrektion einer Fehlsichtigkeit des Auges dient.