DE102005014446A1

DE102005014446A1 - Polarizer, detector unit and optical sensor as well as educational methods

Info

Publication number: DE102005014446A1
Application number: DE102005014446A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dr. Rottenkolber
Original assignee: NOVAWAVELIGHT 01 GmbH
Current assignee: NOVAWAVELIGHT 01 GmbH
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-05
Also published as: WO2006103060A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Polarisator zum Polarisieren von Licht, insbesondere von Licht aus dem sichtbaren, ultravioletten oder infraroten Spektrum, mit einer Polarisator-Durchtrittsfläche, durch die das zu polarisierende Licht hindurchtritt. Der Polarisator weist eine Vielzahl von mikroskopisch kleinen Mikropolarisatoren auf, vorzugsweise mehr als 100000 Mikropolarisatoren, wobei die Mikropolarisatoren in der Polarisator-Durchtrittsfläche nebeneinander angeordnet sind und das hindurchtretende Licht in Lichtbündeln von mikroskopischem Querschnitt polarisieren. Weiter betrifft die Erfindung eine Detektor-Einheit, die den erfindungsgemäßen Polarisator umfaßt, einen optischen Sensor, der die erfindungsgemäße Detektor-Einheit umfaßt, sowie ein Verfahren zur Bildgebung, bei dem das zur Bildgebung verwendete Licht in Lichtbündeln von mikroskopischem Querschnitt polarisiert wird.The invention relates to a polarizer for polarizing light, in particular light from the visible, ultraviolet or infrared spectrum, with a polarizer passage surface through which the light to be polarized passes. The polarizer comprises a multiplicity of microscopically small micropolarizers, preferably more than 100,000 micropolarizers, the micropolarizers being arranged side by side in the polarizer passage area and polarizing the transmitted light in light bundles of microscopic cross section. Furthermore, the invention relates to a detector unit comprising the polarizer according to the invention, an optical sensor comprising the detector unit according to the invention, and a method for imaging in which the light used for imaging is polarized in light bundles of microscopic cross-section.

Description

Die Erfindung betrifft einen Polarisator zum Polarisieren von Licht, insbesondere aus dem sichtbaren, ultravioletten oder infraroten Spektrum, mit einer Durchtrittsfläche, durch die das zu polarisierende Licht hindurchtritt. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Detektoreinheit zum Detektieren von Licht, die einen Polarisator umfaßt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Sensor zur interferometrischen Messung von Oberflächenverformungen oder der dreidimensionalen Struktur von Oberflächen mit einer Detektoreinheit, die einen Polarisator umfaßt. Ferner betrifft die Erfindung ein interferometrisches Verfahren zur Bildgebung.The Invention relates to a polarizer for polarizing light, in particular from the visible, ultraviolet or infrared Spectrum, with a passage area through which the polarizing Light passes through. The invention further relates to a detector unit for detecting light comprising a polarizer. Furthermore The invention relates to a sensor for interferometric measurement of surface deformations or the three-dimensional structure of surfaces with a detector unit, which includes a polarizer. Furthermore, the invention relates to an interferometric method for imaging.

Polarisatoren zum Polarisieren von Licht sind vorbekannt. Sie weisen eine Durchtrittsfläche, nachfolgend Polarisator-Durchtrittsfläche genannt, auf, durch die das zu polarisierende Licht hindurchtritt. Vorbekannt sind insbesondere Polarisatoren aus einem scheibenförmigen polarisierenden Material, bei denen die Scheibe die Polarisator-Durchtrittsfläche bildet, und die das durch die Scheibe tretende Licht linear polarisieren. Derartige Polarisatoren sind aus der Fotografie auch als Polarisationsfilter bekannt.polarizers for polarizing light are previously known. They have a passage area, below Polarizer passage area called, on, passes through the light to be polarized. In particular, polarizers are known from a disk-shaped polarizing Material in which the disc forms the polarizer passage area, and linearly polarize the light passing through the disk. Such polarizers are from photography as a polarizing filter known.

Die vorbekannten Polarisatoren finden auch in vorbekannten Sensoren zur interferometrischen Vermessung von Oberflächenverformungen und/oder der dreidimensionalen Struktur von Oberflächen Verwendung. Derartige Sensoren sind beispielsweise aus den Patentschriften US 6,304, 330 B1 und US 6,552,808 B2 bekannt. Zum Zwecke der Vermessung werden bei den vorbekannten Sensoren die zu untersuchenden Meßobjekte mit kohärentem Licht, insbesondere Laserlicht, bestrahlt. Die Vermessung der Oberflächenstruktur erfolgt auf der Basis der ortsaufgelösten Messung der Phasenlage der Objektwelle, d. h. der räumlichen Phasenverteilung des von dem beleuchteten Meßobjekt abgestrahlten Lichts. Dabei erfolgt die Messung der Phasenlage der Objektwelle durch Vergleich mit einer Referenzwelle. Da mit den bekannten Detektoren, beispielsweise CCD-Chips, nicht die Phase sondern nur die Intensität des auftreffenden Lichtes gemessen werden kann, muß die Phase der Objektwelle indirekt über Intensitätsmessungen ermittelt werden. Die Ermittlung der Phase aus Intensitätsmessungen kann beispielsweise mittels des Phasenschiebeverfahrens erfolgen. Dazu wird die Phase der Referenzwelle, vorzugsweise in Schritten von π/2 bzw. 90°, gegen die Objektwelle verschoben und jeweils die zugehörige Intensität gemessen. Die Phase kann aus den gemessenen Intensitäten auf der Grundlage folgender Gleichung numerisch berechnet werden:

The previously known polarizers are also used in previously known sensors for the interferometric measurement of surface deformations and / or the three-dimensional structure of surfaces. Such sensors are for example from the patents US 6,304,330 B1 and US 6,552,808 B2 known. For the purpose of measurement, the test objects to be examined are irradiated with coherent light, in particular laser light, in the previously known sensors. The measurement of the surface structure takes place on the basis of the spatially resolved measurement of the phase position of the object wave, ie the spatial phase distribution of the light emitted by the illuminated object to be measured. In this case, the phase position of the object wave is measured by comparison with a reference wave. Since with the known detectors, such as CCD chips, not the phase but only the intensity of the incident light can be measured, the phase of the object wave must be determined indirectly via intensity measurements. The determination of the phase from intensity measurements can take place, for example, by means of the phase shift method. For this purpose, the phase of the reference wave, preferably in increments of π / 2 or 90 °, is displaced against the object wave and in each case the associated intensity is measured. The phase can be calculated numerically from the measured intensities based on the following equation:

In der vorstehenden Gleichung ist die I_n die Intensitätsverteilung nach dem n-ten Phasenschiebevorgang, A_R die Amplitude der Referenzwelle, A_O die Amplitude der Objektwelle und φ(x, y) die gesuchte Phase am Ort (x, y). Die vorstehende Gleichung stellt ein Gleichungssystem mit den Unbekannten A_R, A_O und φ(x, y) dar. Wird die Phase der Referenzwelle viermal jeweils um π/2 geschoben, so läßt sich die gesuchte Phase der Objektwelle durch folgende Gleichung aus den gemessenen Intensitäten I_n ermitteln:

In the above equation, I _{n is} the intensity distribution after the nth phase shift, A _{R is} the amplitude of the reference wave, A _{o is} the amplitude of the object wave and φ (x, y) is the searched phase at location (x, y). The above equation represents a system of equations with the unknowns A _R , A _O and φ (x, y). If the phase of the reference wave is shifted four times by π / 2, the sought phase of the object wave can be measured from the measured equation Determine intensities I _n :

Es ist vorbekannt, die Phasenverschiebung mit dem sogenannten spatialen Phasenschiebeverfahren vorzunehmen. Bei diesem Verfahren werden die vier Phasenzustände nicht zeitlich nacheinander, sondern gleichzeitig, aber räumlich getrennt erzeugt. Die räumliche Trennung kann beispielsweise durch ein diffraktives optisches Element erfolgen, das das einfallende Licht in vier Teilbündel zerlegt. Jedes dieser Teilbündel wird in der dahinter angeordneten Detektorebene mit einem Detektor, insbesondere einem CCD- oder CMOS-Chip, aufgefangen. Bevor die Teillichtbündel auf die Detektorflächen treffen, werden in den Teillichtbündeln die Referenzwellen gegenüber der Objektwellen um unterschiedliche Vielfache von π/2 phasenverschoben.It is already known, the phase shift with the so-called spatial Phase shift method. In this procedure will be the four phase states not one after the other, but at the same time, but spatially separated generated. The spatial Separation can be done, for example, by a diffractive optical element take place, which decomposes the incident light into four sub-beams. Each of these subbundles is located in the detector plane behind it with a detector, especially a CCD or CMOS chip, collected. Before the partial light bundles up the detector surfaces meet, in the partial light bundles, the reference waves against the Object waves are phase shifted by different multiples of π / 2.

Diese Phasenverschiebung wird durch geeignete Polarisation der Lichtwellen erreicht. Bei einer ersten geeigneten Polarisationsart wird das Licht schon im Strahlengang vor dem diffraktiven Element derart polarisiert, daß die Polarisationsrichtung der Objektwelle beim Auftreten auf das diffraktive Element senkrecht auf der Polarisationsrichtung der Referenzwelle steht. Bei einer zweiten geeigneten Polarisationsart sind Objektwelle und Referenzwelle entgegengesetzt zirkular polarisiert, beispielsweise indem die Objektwelle links zirkular und die Referenzwelle rechts zirkular oder die Objektwelle rechts zirkular und Referenzwelle links zirkular polarisiert ist. Bei der ersten geeigneten Polarisationsart ist die auf das diffraktive Element treffende Lichtwelle eine Überlagerung der linear polarisierten Objektwelle und der linear polarisierten Referenzwelle. Zwischen dem diffraktiven Element und der Detektorebene befinden sich in den vier Teilstrahlen unterschiedliche Kombinationen von vorbekannten linearen Polarisatoren und λ/4-Plättchen (Viertelwellenlängen-Plättchen), die die geeignet polarisierte Objekt- und Referenzwelle so kombinieren, daß in den vier Teilstrahlen die Referenzwelle jeweils um unterschiedliche Vielfache von π/2 gegenüber der Objektwelle phasenverschoben ist. Damit stellen die vier Teilstrahlen eine Überlagerung der Objektwelle mit einer um 0°, 90° (π/2), 180° (π) bzw. 270° (3π/2) verschobenen Referenzwelle dar. Auf diese Weise erhält man in der Detektorebene vier Bilder mit jeweils um π/2 phasenverschobener Referenzwelle. Die vier phasengeschobenen Bilder entstehen gleichzeitig und können unter Verwendung der vorstehenden Formel (F2) im Wege der elektronischen Signalverarbeitung zu einem Phasenbild verarbeitet werden.This phase shift is achieved by suitable polarization of the light waves. In a first suitable type of polarization, the light is already polarized in the beam path in front of the diffractive element in such a way that the polarization direction of the object wave, when it occurs on the diffractive element, is perpendicular to the polarization direction of the reference wave. In a second suitable polarization type are object Counterclockwise circularly polarized wave and reference wave, for example, by the object wave on the left circular and the reference wave right circular or the object wave right circular and reference wave is left circularly polarized. In the first suitable type of polarization, the light wave striking the diffractive element is a superimposition of the linearly polarized object wave and the linearly polarized reference wave. Between the diffractive element and the detector plane are in the four sub-beams different combinations of prior art linear polarizers and λ / 4-plate (quarter-wave plate), which combine the suitably polarized object and reference wave so that in each of the four sub-beams, the reference wave is phase-shifted by different multiples of π / 2 with respect to the object wave. Thus, the four partial beams represent a superimposition of the object wave with a reference wave shifted by 0 °, 90 ° (π / 2), 180 ° (π) or 270 ° (3π / 2). In this way, four are obtained in the detector plane Images with π / 2 phase shifted reference wave. The four phase-shifted images are formed simultaneously and can be processed into a phase image by using the above-mentioned formula (F2) by electronic signal processing.

In dem vorbeschriebenen Sensoraufbau hat sich die Notwendigkeit der Aufteilung des Strahles mittels eines diffraktiven Elementes als nachteilig erwiesen. Das diffraktive Element muß sehr genau justiert werden. Dies erhöht den für den Zusammenbau des Sensors erforderlichen Aufwand erheblich. Außerdem macht die erforderliche genaue Justierung des Strahlengangs den Sensor sehr störanfällig, so daß der optische Aufbau des Sensors sehr hohen Stabilitätsanforderungen genügen muß. Des Weiteren müssen die mit den vier Teilstrahlen erzeugten Einzelbilder unter hohen datenverarbeitungstechnischen Aufwand zusammengeführt werden.In the above-described sensor structure, the need for Distribution of the beam by means of a diffractive element as proved disadvantageous. The diffractive element must be adjusted very accurately. This elevated the for the effort required to assemble the sensor. Also does the required precise adjustment of the beam path the sensor very susceptible to interference, so that the optical design of the sensor must meet very high stability requirements. Furthermore have to the frames generated with the four sub-beams under high Data processing technical effort to be merged.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen verbesserten Polarisator, Detektor und Sensor vorzuschlagen, bei denen unter anderem die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere sollen ein Polarisator, ein Detektor und ein optischer Sensor vorgeschlagen werden, die es ermöglichen, auf das diffraktive Element zu verzichten, und die einen einfachen und weniger störanfälligen optischen Aufbau erlauben. Daneben ist es Aufgabe der Erfindung ein verbessertes interferometrisches Verfahren zur Bildgebung vorzuschlagen, bei dem insbesondere auf den Verfahrensschritt der Strahlaufteilung durch ein diffraktives Element verzichtet werden kann.task The invention therefore provides an improved polarizer, detector and to suggest sensor, among other things, from the state The known disadvantages of the art are avoided. In particular, should a polarizer, a detector and an optical sensor proposed will be made possible to dispense with the diffractive element, and the one simple and less susceptible to optical interference allow. In addition, it is an object of the invention an improved to propose an interferometric imaging method in particular to the step of beam splitting can be dispensed with by a diffractive element.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch einen Polarisator, der eine Vielzahl von mikroskopisch kleinen Mikropolarisatoren aufweist, wobei die Mikropolarisatoren in der Polarisator-Durchtrittsfläche nebeneinander angeordnet sind. Auf diese Weise tritt auf den Polarisator fallendes Licht durch die Mikropolarisatoren hindurch. Die Mikropolarisatoren polarisieren das hindurchtretende Licht lichtbündelweise, d. h. in Lichtbündeln, deren Querschnittsfläche durch die Durchtrittsfläche des jeweiligen Mikropolarisators, nachfolgend Mikropolarisator- Durchtrittsfläche genannt, bestimmt ist. Somit polarisieren die Mikropolarisatoren das hindurchtretende Licht in Lichtbündeln von mikroskopisch kleiner Querschnittsfläche.To In a first aspect of the invention, the object is achieved by a polarizer containing a variety of microscopic micropolarizers having the Mikropolarisatoren in the polarizer passage area side by side are arranged. In this way occurs on the polarizer falling Light through the Mikropolarisatoren through. The Mikropolarisatoren polarize the light passing through the light beam, d. H. in light bundles, whose Cross sectional area through the passage area of the respective micropolarizer, hereinafter referred to as micro-polarizer passage area, is determined. Thus, the micropolarizers polarize the passing one Light in bundles of light of microscopic cross-sectional area.

Vorzugsweise weist der Polarisator über 100.000 der mikroskopisch kleinen Mikropolarisatoren auf. Weiter vorzugsweise liegt die Zahl der Mikropolarisatoren über 300.000, und noch weiter bevorzugt über eine Millionen. Die Mikropolarisatoren bilden gemeinsam eine makroskopische Polarisatorfläche, durch die das hindurchtretende Licht mikropolarisatorweise bzw. pixelweise polarisiert wird. Vorteilhafterweise ist der Durchmesser der Mikropolarisatoren um drei oder mehr Größenordnungen kleiner als der Durchmesser des Polarisators. In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung liegt der Durchmesser der Mikropolarisatoren unter 10 Mikrometern. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Größe der von einem Mikropolarisator gebildeten Mikropolarisator-Durchtrittsfläche im Bereich der Größe der Detektor-Pixel eines Pixel-Detektors, insbesondere eines CCD- oder CMOS-Chips, liegt. In einer besonderen Ausprägung dieser Ausgestaltung polarisiert ein Mikropolarisator das auftreffende Licht in einem Flächenbereich, der in seiner Größe der Größe der Detektor-Pixel eines Pixel-Detektors, insbesondere eines CCD- oder CMOS-Chips, entspricht.Preferably indicates the polarizer over 100,000 of the microscopic micropolarizers on. Further preferably the number of micropolarizers is over 300,000, and even more preferred over a million. The Mikropolarisatoren together form a macroscopic Polarisatorfläche, through the light passing through mikropolarisatorweise or polarized pixel by pixel. Advantageously, the diameter the micropolarizers by three or more orders of magnitude smaller than the Diameter of the polarizer. In another advantageous embodiment the diameter of the micropolarizers is less than 10 microns. It is particularly advantageous if the size of a micropolarizer formed micropolarizer passage area in the range of the size of the detector pixels a pixel detector, in particular a CCD or CMOS chip, lies. In a special way In this embodiment, a micropolarizer polarizes the impinging one Light in a surface area, the size of the detector pixels in size a pixel detector, in particular a CCD or CMOS chip, equivalent.

Mit dem erfindungsgemäßen Polarisator wird der Vorteil erreicht, daß das eintreffende Licht in mikroskopisch kleinen Lichtbündeln, und damit pixelweise, polarisiert werden kann. Auf diese Weise bilden die Mikropolarisatoren Polarisator-Pixel, die mikroskopische Größe haben. Dadurch kann erreicht werden, daß das auf einen pixelförmigen Bilddetektor, insbesondere einen CCD- oder CMOS-Chip, treffende Licht in gezielter und definierter Weise pixelweise polarisiert wird. Der erfindungsgemäße Polarisator erlaubt es also, jedem Detektor-Pixel eines Pixel-Detektors spezifisch polarisiertes Licht zuzuführen.With the polarizer according to the invention the advantage is achieved that the incoming light in microscopic light bundles, and so that it can be polarized pixel by pixel. Form in this way the micropolarizers have polarizer pixels that are microscopic in size. As a result, it is possible to achieve this on a pixel-shaped image detector, in particular a CCD or CMOS chip, striking light in targeted and defined way pixel-wise polarized. The polarizer according to the invention thus allows each detector pixel of a pixel detector specific to supply polarized light.

Vorzugsweise sind unter den Mikropolarisatoren Polarisatoren, die das Licht in unterschiedlicher Weise polarisieren. Es können also aus der Gesamtmenge von Mikropolarisatoren Paare von Mikropolarisatoren herausgegriffen werden, die das Licht in unterschiedlicher Weise polarisieren. Die unterschiedliche Polarisierung kann beispielsweise darin bestehen, daß das Licht in unterschiedlicher Richtung linear polarisiert wird. Die unterschiedliche Polarisation kann aber auch darin bestehen, daß das eintreffende Licht, insbesondere wenn es beim Eintreffen bereits linear polarisiert ist, in unterschiedlicher Weise, insbesondere in unterschiedlicher Richtung, zirkular polarisiert wird. Diese bevorzugte Ausgestaltung führt zu dem Vorteil, daß mikropolarisatorweise bzw. pixelweise definierte Polarisationszustände hergestellt werden können.Preferably among the Mikropolarisatoren polarizers, the light in different Wei polarize. Thus, from the total amount of micropolarizers, it is possible to pick out pairs of micropolarizers which polarize the light in different ways. The different polarization can be, for example, that the light is linearly polarized in different directions. However, the different polarization can also consist in that the incident light, in particular if it is already linearly polarized on arrival, in a different manner, in particular in different directions, is circularly polarized. This preferred embodiment leads to the advantage that polarization states or pixel-wise defined polarization states can be produced.

In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung umfaßt die Vielzahl von Mikropolarisatoren Gruppen von Mikropolarisatoren gleichen Typs. Die Mikropolarisatoren gleichen Typs zeichnen sich dadurch aus, daß sie das Licht in gleicher Weise polarisieren. Mikropolarisatoren unterschiedlichen Typs bzw. aus unterschiedlichen Gruppen polarisieren das Licht vorzugsweise in unterschiedlicher Weise. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Polarisatoren verschiedenen Typs in der Polarisator-Durchtrittsfläche in einem regelmäßigen Muster angeordnet sind. Dadurch kann ein regelmäßiges Pixelmuster von verschiedenen definierten Polarisationszuständen erzeugt werden.In In a further preferred embodiment, the plurality of micropolarizers Groups of micropolarizers of the same type. The Mikropolarisatoren of the same type are characterized in that they the light in the same Polarize way. Mikropolarisatoren different types or from different groups preferably polarize the light in different ways. It is particularly advantageous if the polarizers of different types in the polarizer passage area in one arranged in regular patterns are. This can create a regular pixel pattern generated by various defined polarization states.

In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung umfaßt der Polarisator Mikropolarisatoren vom Typ A, B, C und D. Die Mikropolarisatoren vom Typ A und B polarisieren das Licht linear, und zwar in Richtungen, die aufeinander senkrecht stehen. Die Mikropolarisatoren vom Typ C und D bestehen aus einer Kombination der Mikropolarisatoren vom Typ A bzw. B mit jeweils einem retardierenden Element, wobei das retardierende Element die relative Phasenlage von zueinander senkrechten Polarisationskomponenten einer Lichtwelle verschiebt.In In a further preferred embodiment, the polarizer comprises micropolarizers type A, B, C and D. The micro polarizers type A and B polarize the light is linear, in directions perpendicular to each other stand. The micropolarizers type C and D consist of one Combination of micropolarizers type A or B, respectively a retarding element, wherein the retarding element the relative phase of mutually perpendicular polarization components a light wave shifts.

In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung werden die retardierenden Elemente der Mikropolarisatoren vom Typ C und D durch λ/4-Plättchen (Viertel-Wellenlängen-Plättchen) gebildet. Dies kann insbesondere dadurch geschehen, daß der Mikropolarisator vom Typ C aus einem Mikropolarisator vom Typ A und einem nachgeschalteten λ/4-Plättchen und der Mikropolarisator vom Typ D aus einem Mikropola risator vom Typ B und einem nachgeschalteten λ/4-Plättchen gebildet ist. Bei dieser Ausgestaltung wird ausgenutzt, daß ein λ/4-Plättchen die Polarisationskomponenten entlang seiner beiden optischen Hauptachsen um 90° (π/2) gegeneinander phasenverschiebt. Durch geeignete Kombination des λ/4-Plättchens mit dem vorgeschalteten Linearpolarisator vom Typ A oder Typ B kann daher erreicht werden, daß durch das λ/4-Plättchen Objekt- und Referenzwelle um 90° (π/2) gegeneinander phasenverschoben werden. Die vorbeschriebene Ausgestaltung erlaubt es daher, den erfindungsgemäßen Polarisator als spatialen Phasenschieber einzusetzen, der mittels der Mikropolarisatoren vom Typ A, B, C und D aus einer Überlagerung von linear und senkrecht zueinander polarisierter Objekt- und Referenzwelle vier Phasenzustände erzeugt, in denen die Referenzwelle gegenüber der Objektwelle um 0°, 90° (π/2), 180° (n) und 270° (3π/2) phasenverschoben ist. Jeder der vier Polarisatortypen A, B, C und D erzeugt also eine der unterschiedlichen Phasenlagen zwischen Objekt- und Referenzwelle.In In a further preferred embodiment, the retarding Elements of micropolarizers type C and D by λ / 4-plate (quarter-wave plate) educated. This can be done in particular by the fact that the Mikropolarisator Type C microparticulator Type A and a downstream λ / 4-plate and micropolarizer of type D from a micropola risator of the type B and a downstream λ / 4 plate formed is. In this embodiment, it is exploited that a λ / 4-plate the Polarization components along its two main optical axes by 90 ° (π / 2) against each other phase-shifts. By suitable combination of the λ / 4 plate with the upstream linear polarizer type A or type B can Therefore, be achieved by the λ / 4 plate object and reference wave by 90 ° (π / 2) against each other be out of phase. The above-described embodiment allows it therefore, the polarizer according to the invention to use as a spatial phase shifter, by means of Mikropolarisatoren of type A, B, C and D from an overlay of linearly and perpendicularly polarized object and reference waves four phase states generated in which the reference wave with respect to the object wave by 0 °, 90 ° (π / 2), 180 ° (n) and 270 ° (3π / 2) out of phase is. Each of the four polarizer types A, B, C and D thus generates one of the different phase angles between object and reference wave.

In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung sind die Mikropolarisatoren rechteckig, vorzugsweise quadratisch. In dieser Ausgestaltung handelt es sich bei den Mikropolarisatoren also um rechteckige bzw. quadratische Polarisator-Pixel.In In another preferred embodiment, the micropolarizers rectangular, preferably square. In this embodiment acts So it is in the Mikropolarisatoren to rectangular or square Polarizer pixels.

In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung sind die Mikropolarisatoren in einen regelmäßigen Array angeordnet. Diese Anordnung ist vorzugsweise derart, daß die Mikropolarisatoren ein Pixelfeld mit N Spalten und M Zeilen von Mikropolarisatoren bilden. Dabei stehen die Zeilen und Spalten vorzugsweise aufeinander senkrecht, so daß sich ein kartesisches Array von Mikropolarisatoren ergibt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß der Polarisator an das regelmäßige Pixel-Array eines Pixel-Detektors, insbesondere an das regelmäßige Array der Pixel eines CCD- oder CMOS-Chips, angepaßt werden kann.In In another preferred embodiment, the micropolarizers arranged in a regular array. This arrangement is preferably such that the Mikropolarisatoren a Make pixel field with N columns and M rows of micropolarizers. The rows and columns are preferably perpendicular to each other, so that gives a Cartesian array of micropolarizers. This embodiment has the advantage that the Polarizer to the regular pixel array a pixel detector, in particular to the regular array the pixel of a CCD or CMOS chip, can be adjusted.

In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist der Polarisator aus einer regelmäßigen Anordnung von gleichartigen Einheitszellen gebildet. Bei der regelmäßigen Anordnung kann es sich wiederum um ein Array, insbesondere kartesisches Array, handeln. Die Einheitszelle zeichnet sich dadurch aus, daß sie Mikropolarisatoren unterschiedlichen Typs enthält. Vorzugsweise sind in einer Einheitszelle alle unterschiedlichen Typen von Mikropolarisatoren einfach vertreten. Damit können mit einer Einheitszelle alle verschiedenen Polarisationszustände erzeugt werden, die aufgrund der unterschiedlichen Typen von Mikropolarisatoren in der Vielzahl von Mikropolarisatoren erzeugt werden können.In In a further preferred embodiment, the polarizer is made of a regular arrangement formed by similar unit cells. At the regular arrangement may again be an array, in particular a Cartesian array, act. The unit cell is characterized by different micro polarizers Type contains. Preferably, all are different in a unit cell Types of micropolarizers easily represented. This can be with a unit cell generates all the different polarization states are due to the different types of micropolarizers can be generated in the variety of Mikropolarisatoren.

In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung umfaßt der Polarisator quadratische Mikropolarisatoren vom Typ A, B, C und D. Jeweils ein Mikropolarisator des Typ A, B, C und D bilden eine ebenfalls quadratische Einheitszelle. Die Einheitszelle besteht also aus vier gleichgroßen Teilquadraten, wobei diese Teilquadrate von den Mikropolarisatoren vom Typ A, B, C und D gebildet werden. Vorteilhafterweise ist der Polarisator aus einer regelmäßigen Anordnung, insbesondere einem regelmäßigen, kartesischen Array dieser Einheitszellen gebildet. In dieser Vielzahl von Einheitszellen sind die Typen A, B, C und D von Mikropolarisatoren immer gleich angeordnet. Mit dieser Ausgestaltung wird der Vorteil erreicht, daß auf der kleinen Fläche einer Einheitszelle, aber dennoch spatial getrennt, die vier, jeweils um π/2 (90°) verschobenen Phasenzustände der Überlagerung von orthogonal zueinander polarisierten Objekt- und Referenzwelle erzeugt werden können. In dem kleinen Flächenbereich einer Einheitszelle liegen daher die vier Phasenzustände vor, mit denen über die Intensitätsmessung die ortsaufgelöste Phase φ(x, y) durch Messung der Intensität ermittelt werden kann.In a further advantageous embodiment, the polarizer comprises square micropolarizers type A, B, C and D. In each case a micropolarizer type A, B, C and D form a likewise square unit cell. The unit cell thus consists of four equal-sized partial squares, these sub-squares of the micropolarizers type A, B, C and D are formed. Advantageously, the polarizer is formed from a regular arrangement, in particular a regular Cartesian array of these unit cells. In this plurality of unit cells, types A, B, C and D of micropolarizers are always the same. With this embodiment, the advantage is achieved that on the small surface of a unit cell, but still spatially separated, the four, each by π / 2 (90 °) shifted phase states of the superposition of orthogonal polarized object and reference wave can be generated. Therefore, in the small surface area of a unit cell, there are the four phase states with which the spatially resolved phase φ (x, y) can be determined by measuring the intensity via the intensity measurement.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung umfaßt der Polarisator drei verschiedene Typen von Mikropolarisatoren, nämlich Mikropolarisatoren vom Typ F, G und H. Vorteilhafterweise sind die Mikropolarisatoren vom Typ F, G und H ebenfalls in einem regelmäßigen Array angeordnet. Bevorzugterweise bilden die Polarisatoren vom Typ F, G und H eine Einheitszelle. Weiter bevorzugt ist der Polarisator aus einem regelmäßigen Array derartiger Einheitszellen gebildet. Die drei verschiedenen Polarisatoren vom Typ F, G und H können derart ausgestaltet sein, daß das aus einer Überlagerung von linear und orthogonal zueinander polarisierten Objekt- und Referenzwelle drei unterschiedliche Phasenzustände bzw. Phasenlagen er zeugt werden können. Aus den für die drei Phasenzustände gemessenen Intensitäten kann dann die ortsaufgelöste Phase φ(x, y) ermittelt werden.In In another advantageous embodiment, the polarizer comprises three different Types of micropolarizers, namely Micropolarizers type F, G and H. Advantageously, the Micropolarizers type F, G and H also in a regular array arranged. Preferably, the polarizers form the type F, G and H a unit cell. More preferred is the polarizer from a regular array formed of such unit cells. The three different polarizers of the type F, G and H. be designed such that the from an overlay of linearly and orthogonally polarized object and reference waves three different phase states or phase positions he can be witnessed. Out of the three phase states measured intensities can then be the spatially resolved Phase φ (x, y) are determined.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Detektoreinheit zum Detektieren von Licht mit einem Pixel-Detektor, insbesondere einem CCD- oder CMOS-Chip, wobei der Pixel-Detektor eine Vielzahl von lichtsensitiven Detektor-Pixeln aufweist. Vorteilhafterweise wird als Pixel-Detektor ein CCD- oder CMOS-Chip verwendet. Erfindungsgemäß zeichnet sich die Detektoreinheit dadurch aus, daß sie einen Polarisator nach dem ersten Aspekt der Erfindung umfaßt. Der Polarisator ist vor dem Pixel-Detektor angeordnet, so daß das auf den Pixel-Detektor treffende Licht zuvor den Polarisator passiert hat. Weiterhin ist die Anordnung der Mikropolarisatoren in der Durchtrittsfläche des Polarisators auf die Anordnung der Detektor-Pixel abgestimmt. Dadurch wird erreicht, daß die Anordnung der Mikropolarisatoren mit der Anordnung der Detektor-Pixel korrespondiert, so daß das durch bestimmte Mikropolarisatoren hindurchtretende Licht auf bestimmte Detektor-Pixel fällt. Auf diese Weise wird erreicht, daß das durch bestimmte Mikropolarisatoren hindurchtretende Licht bzw. die durch diese Mikropolarisatoren erzeugten Polarisationszustände gezielt mit den zugehörigen Detektor-Pixeln aufgezeichnet werden können.One Second aspect of the invention relates to a detecting unit for detecting of light with a pixel detector, in particular a CCD or CMOS chip, the pixel detector a variety of light-sensitive Detector pixels has. Advantageously, as a pixel detector a CCD or CMOS chip is used. According to the invention, the detector unit is characterized in that they a polarizer according to the first aspect of the invention. Of the Polarizer is in front of the pixel detector arranged so that the light incident on the pixel detector has previously passed the polarizer Has. Furthermore, the arrangement of Mikropolarisatoren in the passage surface of the Polarisators matched to the arrangement of the detector pixels. This will achieved that the Arrangement of the micropolarizers with the arrangement of the detector pixels corresponds, so that the light passing through certain micropolarizers to certain Detector pixel drops. In this way it is achieved that by certain Mikropolarisatoren passing light or generated by these Mikropolarisatoren polarization states specifically with the associated Detector pixels can be recorded.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Detektoreinheit bilden der Pixeldetektor und der Polarisator einen einstückigen Verbund. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, daß der Polarisator als Schicht auf den Pixeldetektor aufgetragen ist. Die den Polarisator bildende Schicht kann als ein- oder mehrlagige Schicht ausgebildet sein und im einem Coating-Verfahren aufgetragen sein. Die Schicht weist eine Mikrostruktur auf, die die Mikropolarisatoren umfaßt.In an advantageous embodiment of the detector unit form the Pixel detector and the polarizer a one-piece composite. This can be special be achieved in that the Polarizer is applied as a layer on the pixel detector. The The polarizer-forming layer can be used as a single-layer or multi-layer be formed and applied in a coating process. The layer has a microstructure containing the micropolarizers includes.

In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung der Detektoreinheit sind die Mikropolarisatoren und die Detektorpixel derart ausgestaltet und angeordnet, daß das durch einen Mikropolarisator hindurchtretende Lichtbündel auf definierte Detektor-Pixel trifft. Dadurch wird erreicht, daß das von diesem Mikropolarisator ausgehende Lichtbündel bzw. der von diesem Mikropolarisator erzeugte Polarisationszustand gezielt mit den definierten Detektor-Pixeln aufgenommen werden kann. Vorteilhaft erweise trifft das durch einen Mikropolarisator hindurchtretende Lichtbündel auf genau einen Detektor-Pixel, so daß dieser Detektor-Pixel den von dem zugehörigen Mikropolarisator erzeugten Polarisationszustand aufzeichnen kann. Dabei ist es vorteilhaft, wenn auf einen Detektor-Pixel nur Licht von einem Mikropolarisator trifft, so daß die Auswertung des einen Polarisationszustandes nicht durch Licht von anderen Mikropolarisatoren gestört wird.In a further advantageous embodiment of the detector unit the Mikropolarisatoren and the detector pixels designed in such a way and arranged that the through a Mikropolarisator passing light bundle defined detector pixel hits. This ensures that the of this Mikropolarisator outgoing light beam or of this Mikropolarisator generated polarization state targeted with the defined detector pixels can be included. Advantageously, this is done by one Micropolariser passing light beam to exactly one detector pixel, so that this Detector pixel that of the associated Micropolarizer can record generated polarization state. It is advantageous if only one light on a detector pixel from a Mikropolarisator meets, so that the evaluation of the one Polarization state not by light from other micropolarizers disturbed becomes.

In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Detektoreinheit sind die Mikropolarisatoren und die Detektor-Pixel in einer regelmäßigen Anordnung angeordnet, wobei die beiden Anordnungen miteinander korrespondieren. Dies kann insbesondere derart ausgestaltet werden, daß das durch einen Mikropolarisator hindurchtretende Lichtbündel auf genau einen Detektor-Pixel des Pixel-Detektors trifft, und daß auf diesen Detektor-Pixel kein Licht von anderen Mikropolarisatoren fällt.In a further preferred embodiment of the detector unit the micropolarizers and detector pixels in a regular array arranged, wherein the two arrangements correspond to each other. This can in particular be designed such that the by a micropolariser passing light beam to exactly one detector pixel of the pixel detector hits, and that on this detector pixel no light falls from other micropolarizers.

Eine weitere Verbesserung dieser Ausgestaltung kann dadurch erreicht werden, daß sowohl der Pixel-Detektor als auch der Polarisator mit jeweils N Spalten und M Zeilen von Mikropolarisatoren bzw. Detektor-Pixeln gebildet werden. Mit dieser Verbesserung kann die Detektoreinheit derart ausgestaltet werden, daß das Lichtbündel von einem Mikropolarisator mit der Zeilen- und Spaltennummer (N_P, M_P) auf einen genau definierten Detektor-Pixel mit der Spalten- und Zeilennummer (N_D, M_D) fällt. Diese Ausgestaltung erlaubt es, mit der regelmäßigen Anordnung von Mikropolarisatoren Polarisationszustände ortsaufgelöst zu erzeugen und selbige mit dem Pixel-Detektor ortsaufgelöst aufzuzeichnen.A further improvement of this embodiment can be achieved in that both the pixel detector and the polarizer with N columns and M rows of Mikropolarisatoren or detector pixels are formed. With this improvement, the detector unit can be designed such that the light beam from a micropolariser with the row and column number (N _P , M _P ) falls on a well-defined detector pixel with the column and row number (N _D , M _D ) , This configuration makes it possible with the regular arrangement of Mikropolarisatoren polarization states to produce spatially resolved and To record the same with the pixel detector spatially resolved.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft einen Sensor zur Messung von Oberflächenverformungen oder der dreidimensionalen Struktur von Oberflächen. Derartige Sensoren werden üblicherweise mit einer kohärenten Lichtquelle betrieben. Im Strahlengang eines solchen Sensors wird die Lichtwelle in eine Referenzwelle und eine Objektwelle aufgeteilt, vorteilhafterweise derart, daß Referenzwelle und Objektwelle linear und senkrecht zueinander polarisiert sind. Das Meßobjekt wird mit der Objektwelle bestrahlt und die vom Meßobjekt abgestrahlte Objektwelle wird wieder mit der Referenzwelle überlagert. Zum Zwecke der Auswertung werden die überlagerte Objekt- und Referenzwelle mit einer spatial phasenschiebenden Aufnahmeeinheit aufgezeichnet. Erfindungsgemäß zeichnet sich der Sensor nach dem dritten Aspekt der Erfindung dadurch aus, daß als Aufnahmeeinheit des Sensors eine Detektoreinheit nach dem zweiten Aspekt der Erfindung eingesetzt wird.One Third aspect of the invention relates to a sensor for measuring surface deformations or the three-dimensional structure of surfaces. Such sensors usually become with a coherent Operated light source. In the beam path of such a sensor is split the light wave into a reference wave and an object wave, advantageously such that reference wave and object wave are polarized linearly and perpendicularly to each other. The DUT is irradiated with the object wave and the object to be measured radiated object wave is superimposed again with the reference wave. For the purpose of evaluation, the superimposed object and reference wave recorded with a spatial phase-shifting recording unit. Draws according to the invention the sensor according to the third aspect of the invention thereby that as Recording unit of the sensor, a detector unit after the second Aspect of the invention is used.

Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein interferometrisches Verfahren zur Bildgebung, insbesondere ein Verfahren zur interferometrischen Messung von Oberflächenverformungen und/oder der dreidimensionalen Struktur von Oberflächen. Bei derartigen Verfahren wird das abzubildende Meßobjekt mit kohärentem Licht beleuchtet. Das vom Meßobjekt abgestrahlte Licht wird interferometrisch ausgewertet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Licht im Verlauf des Strahlengangs in Lichtbündeln von mikroskopischem Querschnitt polarisiert, d. h. mikropolarisiert. Diese Polarisation kann insbesondere durch Einsatz eines erfindungsgemäßen Polarisators erfolgen. Bevorzugterweise wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Detektoreinheit oder eines erfindungsgemäßen Sensors durchgeführt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Vorteil erreicht, daß das Licht in mikroskopische Lichtbündel zerlegt wird, die einzeln definiert polarisiert werden können.One Fourth aspect of the invention relates to an interferometric method for imaging, in particular a method for interferometric Measurement of surface deformations and / or the three-dimensional structure of surfaces. at Such method is the measuring object to be imaged with coherent light illuminated. That of the test object radiated light is evaluated interferometrically. In the method according to the invention is the light in the course of the beam path in light beams of microscopic cross-section polarized, d. H. micro polarized. This polarization can be achieved in particular by using a polarizer according to the invention respectively. Preferably, the inventive method using a detector unit according to the invention or a inventive sensor carried out. In the method according to the invention the advantage is achieved that the Light in microscopic light bundles is decomposed, which can be polarized individually defined.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der 1 bis 6 im Einzelnen erläutert: Dabei zeigen:An embodiment of the invention is described below with reference to the 1 to 6 explained in detail:

1: Eine Draufsicht auf die Polarisator-Durchtrittsfläche (12) des erfindungsgemäßen Polarisators (10); 1 : A top view of the polarizer passage surface ( 12 ) of the polarizer according to the invention ( 10 );

2: eine Schrägansicht des erfindungsgemäßen Polarisators (10) mit einem dahinter angeordneten Pixel-Detektor (110); 2 : An oblique view of the polarizer according to the invention ( 10 ) with a pixel detector ( 110 );

3a: einen zur Polarisator-Durchtrittsfläche (12) senkrechten Schnitt durch die (2M + 1)-te Zeile des Mikropolarisator-Arrays des Polarisators (10) mit dem dahinterliegenden Pixel-Detektor (110); 3a : one to the polarizer passage surface ( 12 ) vertical section through the (2M + 1) -th row of the micropolarizer array of the polarizer ( 10 ) with the underlying pixel detector ( 110 );

3b: einen zur Polarisator-Durchtrittsfläche (12) senkrechten Schnitt durch die (2M)-te Zeile eines erfindungsgemäßen Mikropolarisator-Arrays des Polarisators (10) mit dem dahinter liegenden Pixel-Detektor (110); 3b : one to the polarizer passage surface ( 12 ) vertical section through the (2M) -th row of a micropolarizer array according to the invention of the polarizer ( 10 ) with the pixel detector ( 110 );

4a: eine schematische Darstellung eines Mikropolarisators vom Typ A (20); 4a FIG. 2: a schematic representation of a micropolarizer of type A (FIG. 20 );

4b: eine schematische Darstellung eines λ/4-Plättchens (44, 54); 4b : a schematic representation of a λ / 4 plate ( 44 . 54 );

5: den Strahlengang in einem erfindungsgemäßen Sensor (200) mit einer erfindungsgemäßen Detektoreinheit (100); 5 : the beam path in a sensor according to the invention ( 200 ) with a detector unit according to the invention ( 100 );

6: den Strahlengang in einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors (200) mit einer erfindungsgemäßen Detektoreinheit (100). 6 : the beam path in a second embodiment of the sensor according to the invention ( 200 ) with a detector unit according to the invention ( 100 ).

1 zeigt eine Draufsicht auf die Polarisator-Durchtrittsfläche 12 eines erfindungsgemäßen Polarisators 10. Der Polarisator 10 weist eine Vielzahl von mikroskopisch kleinen Mikropolarisatoren 20, 30, 40, 50 auf, deren Mikropolarisator-Durchtrittsflächen 22, 32, 42, 52 dem Betrachter der 1 zugewandt sind. 1 shows a plan view of the polarizer passage area 12 a polarizer according to the invention 10 , The polarizer 10 has a variety of microscopic micropolarizers 20 . 30 . 40 . 50 on, their Mikropolarisator-passage surfaces 22 . 32 . 42 . 52 the viewer of the 1 are facing.

Der Polarisator 10 ist aus vier verschiedenen Typen von Mikropolarisatoren gebildet, nämlich Mikropolarisatoren vom Typ A 20, vom Typ B 30, vom Typ C 40 und vom Typ D 50. Die Mikropolarisatoren vom Typ A, B, C, D 20, 30, 40, 50 sind quadratisch und haben eine Seitenlänge von etwa 6 μm. Sie sind in einem kartesischen Array von M Zeilen und N Spalten angeordnet. Ungerade Zeilennummern (2M + 1) sind alternierend mit Mikropolarisatoren vom Typ B 30 und vom Typ A 20 besetzt. Gerade Zeilennummern (2M) sind alternierend mit Mikropolarisatoren vom Typ C 40 und Typ D 50 besetzt. Ungerade Spaltennummern (2N + 1) sind alternie rend mit Mikropolarisatoren vom Typ B und C 30, 40 besetzt. Gerade Spaltennummern (2N) sind von Mikropolarisatoren vom Typ A und Typ D 20, 50 besetzt.The polarizer 10 is formed of four different types of micropolarizers, type A micropolarizers 20 , type B 30 , type C 40 and type D 50 , Micro polarizers type A, B, C, D 20 . 30 . 40 . 50 are square and have a side length of about 6 microns. They are arranged in a Cartesian array of M rows and N columns. Odd line numbers (2M + 1) alternate with type B micropolarizers 30 and type A 20 occupied. Even line numbers (2M) are alternating with type C micropolarisers 40 and type D 50 occupied. Odd column numbers (2N + 1) are alternating with type B and C micro polarizers 30 . 40 occupied. Even column numbers (2N) are of Type A and Type D micropolarizers 20 . 50 occupied.

Die Mikropolarisatoren vom Typ A, B, C und D 20, 30, 40, 50 bilden also ein kartesischen Array mit (M × N) polarisierenden Pixeln. Ein Quadrat mit jeweils einem Mikropolarisator vom Typ A 20, Typ B 30, Typ C 40 und Typ D 50 bildet eine Einheitszelle 14. Das Mikropolarisator-Array kann daher auch als zweidimensionales kartesisches Array beschrieben werden, das aus (M/2 × N/2) gleichartigen Einheitszellen 14 gebildet ist.The micropolarizers type A, B, C and D 20 . 30 . 40 . 50 thus form a Cartesian array with (M × N) polarizing pixels. One square, each with a type A micro polarizer 20 , Type B 30 , Type C 40 and type D 50 forms a unit cell 14 , The micropolarizer array can therefore also be described as a two-dimensional Cartesian array consisting of (M / 2 × N / 2) uniform unit cells 14 is formed.

Die Mikropolarisatoren vom Typ A 20 polarisieren das Licht linear. Die Polarisatoren vom Typ B 30 polarisieren das Licht ebenfalls linear, allerdings ist die Polarisationsrichtung der Polarisatoren vom Typ B 30 senkrecht zur Polarisationsrichtung der Polarisatoren vom Typ A 20. Die Polarisatoren vom Typ C 40 bzw. D 50 sind durch Kombination der Polarisatoren vom Typ A 20 bzw. B 30 mit einem λ/4-Plättchen 44, 54 (Viertel-Wellenlängen-Plättchen) als Retarderelement gebildet.The micropolarizers type A 20 polarize the light linearly. The polarizers type B 30 polarize the light also linearly, but the polarization direction of the type B polarizers is 30 perpendicular to the polarization direction of the type A polarizers 20 , The polarizers type C 40 or D 50 are by combining the polarizers type A 20 or B 30 with a λ / 4 plate 44 . 54 (Quarter-wavelength plate) formed as a retarder element.

2 zeigt in einer Schrägansicht einen erfindungsgemäßen Polarisator 10 mit einem dahinter angeordneten Pixel-Detektor 110. Als Pixel-Detektor 110 kann ein CCD- oder ein CMOS-Chip verwendet werden. Der erfindungsgemäße Polarisator 10 und der Pixel-Detektor 110 sind Bestandteile der erfindungsgemäßen Detektor-Einheit 100. Der Pixeldetektor 110 weist eine dem Polarisator 10 entsprechende geometrische Struktur auf. Er besteht ebenfalls aus einem kartesischen Array von Detektor-Pixeln 120 mit M Zeilen und N Spalten. Der Polarisator 10 ist derart vor dem Pixel-Detektor 110 angeordnet, daß jedem Detektor-Pixel 120 genau ein Mikropolarisator vom Typ A, B, C oder D 20, 30, 40, 50 zugeordnet ist. Dazu ist die Größe der Mikropolarisatoren 20, 30, 40, 50 derart auf die Größe der Detektor-Pixel 120 abgestimmt, daß jeder Detektor-Pixel 120 von genau einem Mikropolarisator 20, 30, 40, 50 abgedeckt wird. Daher ist das auf einen Detektor-Pixel 120 treffende Licht durch den davor befindlichen Mikropolarisator 20, 30, 40, 50 in definierter Weise polarisiert und gegebenenfalls retardiert. 2 shows an oblique view of a polarizer according to the invention 10 with a pixel detector arranged behind it 110 , As a pixel detector 110 For example, a CCD or CMOS chip can be used. The polarizer according to the invention 10 and the pixel detector 110 are components of the detector unit according to the invention 100 , The pixel detector 110 has a polarizer 10 corresponding geometric structure. It also consists of a Cartesian array of detector pixels 120 with M rows and N columns. The polarizer 10 is so in front of the pixel detector 110 arranged that each detector pixel 120 exactly one micropolarizer type A, B, C or D. 20 . 30 . 40 . 50 assigned. This is the size of Mikropolarisatoren 20 . 30 . 40 . 50 such on the size of the detector pixels 120 matched that each detector pixel 120 from exactly one micro-polarizer 20 . 30 . 40 . 50 is covered. So that's on a detector pixel 120 passing light through the micropolariser in front of it 20 . 30 . 40 . 50 polarized in a defined manner and optionally retarded.

3a und 3b zeigen zur Polarisator-Durchtrittsfläche 12 senkrechte Schnitte durch die erfindungsgemäße Detektor-Einheit 100. Dabei zeigt 3a einen Schnitt durch eine Zeile mit den Mikropolarisatoren vom Typ A und B 20, 30 und 3b einen Schnitt durch eine Zeile mit den Mikropolarisatoren vom Typ C und D 40, 50. Es handelt sich bei 3a und 3b jeweils um Ausschnitte aus einer Zeile des Mirkopolarisator-Arrays, die sich in rechter und linker Richtung in gleicher weise periodisch wiederholen. In 3a und 3b fällt das Licht jeweils von oben ein. In 3a befinden sich über den Detektor-Pixeln 120 des Pixel-Detektors 110 die Mikropolarisatoren vom Typ A 20 und vom Typ B 30. Diese sind derart angeordnet, daß auf den linken Detektor-Pixel 120 nur Licht fällt, das zuvor den Mikropolarisator vom Typ B 30 passiert hat, und auf den rechten Detektor-Pixel 120 nur Licht fällt, das zuvor den Mikropolarisator vom Typ A 20 passiert hat. In 3b befinden sich vor den Detektor-Pixeln 120 die Mikropolarisatoren vom Typ C und D 40, 50, die die dahinterliegenden Detektor-Pixel 120 jeweils vollständig abdecken. Dadurch trifft auf den linken Detektor-Pixel nur Licht, das vorher den Mikropolarisator vom Typ C 40 passiert hat, und auf den rechten Detektor-Pixel 120 nur Licht, das zuvor den Mikropolarisator vom Typ D 50 passiert hat. Die Mikropolarisatoren vom Typ C und D 40, 50 sind gebildet durch Mikropolarisatoren vom Typ A 20 und B 30, denen jeweils ein λ/4-Plättchen 44, 54 vorgeschaltet ist. 3a and 3b show the polarizer passage area 12 vertical sections through the detector unit according to the invention 100 , It shows 3a a section through a line with the micropolarizers type A and B. 20 . 30 and 3b a section through a line with the micro polarizers type C and D. 40 . 50 , It concerns with 3a and 3b in each case by sections of a line of the Mirkopolarisator-array, which repeat in the right and left direction in the same way periodically. In 3a and 3b the light falls in each case from above. In 3a are above the detector pixels 120 of the pixel detector 110 the micropolarizers type A 20 and type B 30 , These are arranged such that on the left detector pixel 120 only light falls, the previously the micropolarizer type B 30 has happened, and on the right detector pixel 120 only light falls, the previously the micropolarizer type A 20 happened. In 3b are located in front of the detector pixels 120 the micropolarizers type C and D 40 . 50 that the underlying detector pixels 120 completely cover each. As a result, only light that previously hit the type C micropolarizer impinges on the left detector pixel 40 has happened, and on the right detector pixel 120 only light, previously the micropolarizer type D 50 happened. The micropolarizers type C and D 40 . 50 are formed by type A micro polarizers 20 and B 30 , each one λ / 4-plate 44 . 54 upstream.

Wie in 3a und 3b gezeigt, ist der Polarisator 10 als Schichtstruktur auf den Pixel-Detektor 110 aufgetragen. Die aufgetragene Schichtstruktur weist mehrere Schichten bzw. Lagen auf. In unteren Schichten befinden sich die Linearpolarisatoren vom Typ A und B 20, 30. In darüber befindlichen Schichten befinden sich in jeder zweiten Zeile des Pixel-Arrays, wie in 3b gezeigt, die λ/4-Plättchen 44 und 54, die in Kombination mit den Polarisatoren vom Typ A und B 20, 30 die Polarisatoren vom Typ C und D 40, 50 ergeben.As in 3a and 3b shown is the polarizer 10 as a layered structure on the pixel detector 110 applied. The applied layer structure has several layers or layers. In lower layers are the linear polarizers type A and B. 20 . 30 , In layers above it are in every second row of the pixel array, as in 3b shown the λ / 4-plate 44 and 54 , which in combination with the polarizers type A and B 20 . 30 the polarizers type C and D 40 . 50 result.

Die vorbeschriebene Schichtstruktur mit der erfindungsgemäßen mikroskopischen Polarisatorstruktur und auch andere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Polarisators können beispielsweise in einem Coating-Verfahren hergestellt werden, bei dem die gewünschte Struktur durch entsprechende mikroskopisch strukturierte Belichtung lichtempfindlicher Substanzen hergestellt wird. Derartige Coating-Verfahren sind unter anderem aus der Halbleitertechnik bekannt. Auf ein Substrat, beispielsweise eine Glasscheibe, oder direkt auf die Deckschicht bzw. Oberfläche des Pixeldetektors 110 wird mittels Spin-Coating eine LPP-Schicht (Linear Photo Polymerisation-Schicht) mit sehr geringer Schichtdicke, typischerweise 50 bis 100 nm, aufgetragen. Das Spin-Coating ist ein Standardverfahren aus der Halbleitertechnik zur Erzeugung sehr dünner homogener Schichten. Die LPP-Schicht wird getrocknet und anschließend mit einer UV-Lampe, die linear polarisiertes Licht emittiert, in geeigneter Weise belichtet. Dabei erfolgt die Belichtung nach einer in der Halbleitertechnik zur Herstellung von Halbleitermikrostrukturen verwendeten Methode. Die LPP-Schicht wird mikroskopisch strukturiert belichtet, vorzugsweise in mehreren Stufen. Zur Erzeugung der mikroskopischen Belichtungsstruktur wird eine Maske verwendet, die mikroskopisch strukturiert ist, und ein Mask Aligner zur Ausrichtung von Maske und Substrat gegenüber der UV-Lampe. Zur Herstellung des in 1 gezeigten Polarisators werden beispielsweise die Bereiche A und C der aufgetragenen LPP-Schicht mittels der Maske mit linear polarisiertem UV-Licht belichtet, und zwar mit der rechts in der 1 für den Mikropolarisator vom Typ A gezeigten Polarisationsrichtung. Bei dieser Belichtung bleiben die Bereiche C und D der LPP-Schicht unbelichtet. In einer zweiten Stufe erfolgt die Belichtung der Bereiche B und C der LPP-Schicht mit der Maske. Die Belichtung erfolgt mit linear polarisiertem UV-Licht mit der rechts in 1 für den Mikropolarisator vom Typ B gezeigten Polarisationsrichtung. Bei dieser Belichtung bleiben die Bereiche A und C der LPP-Schicht unbelichtet. Die Änderung der Polarisationsrichtung für die zweie Belichtung kann dadurch erfolgen, daß entweder das Substrat oder die Lampe im Mask Aligner gedreht werden. Vorzugsweise ist die Polarisationsrichtung, mit der die Bereiche und A und C belichtet werden, senkrecht zu der Polarisationsrichtung, mit der die Bereiche B und C belichtet werden.The above-described layer structure with the microscopic polarizer structure according to the invention and also other embodiments of the polarizer according to the invention can be produced, for example, in a coating method in which the desired structure is produced by corresponding microscopically structured exposure of photosensitive substances. Such coating processes are known, inter alia, from semiconductor technology. On a substrate, for example a glass pane, or directly on the cover layer or surface of the pixel detector 110 For example, spin-coating is used to apply an LPP layer (linear photo polymerization layer) with a very small layer thickness, typically 50 to 100 nm. Spin coating is a standard process in semiconductor technology for producing very thin homogeneous layers. The LPP layer is dried and then exposed appropriately with a UV lamp emitting linearly polarized light. The exposure takes place according to a method used in semiconductor technology for the production of semiconductor microstructures. The LPP layer becomes microscopic structured exposed, preferably in several stages. To create the microscopic exposure pattern, a mask is used, which is microscopically structured, and a mask aligner for aligning the mask and substrate with respect to the UV lamp. For the production of in 1 For example, the regions A and C of the applied LPP layer are exposed by means of the mask with linearly polarized UV light, with the right in the 1 for the micropolarizer type A polarization direction shown. In this exposure, areas C and D of the LPP layer remain unexposed. In a second stage, the exposure of the areas B and C of the LPP layer takes place with the mask. The exposure is carried out with linearly polarized UV light with the right in 1 for the micropolarizer type B polarization direction shown. In this exposure, areas A and C of the LPP layer remain unexposed. The change in polarization direction for the second exposure may be accomplished by rotating either the substrate or the lamp in the Mask Aligner. Preferably, the polarization direction with which the regions and A and C are exposed is perpendicular to the polarization direction with which the regions B and C are exposed.

Im Anschluß daran wird ebenfalls mittels Spin-Coating eine funktionelle LCP-Schicht (Liquid Crystal Polymers-Schicht) aufgetragen, deren Schichtdicke etwa 1 μm beträgt. Diese LCP-Schicht bleibt unstrukturiert und wird unpolarisiertem UV-Licht belichtet, um eine molekulare Vernetzung herzustellen.in the Connection to it a functional LCP layer (liquid crystal polymer layer) is likewise produced by spin-coating applied, whose layer thickness is about 1 micron. This LCP layer remains unstructured and exposed to unpolarized UV light to form a molecular To produce crosslinking.

Vorteilhafterweise kann in einem nächsten Schritt eine weitere LPP-Schicht aufgetragen werden, die mittels mehrstufiger UV-Belichtung in gleicher Weise wie die erste LPP-Schicht strukturiert wird.advantageously, can in a next Step another layer of LPP can be applied by means of multi-level UV exposure in the same way as the first LPP layer is structured.

Der durch die vorstehenden Schritte erzeugte Schichtaufbau liefert eine Polarisatorstruktur, bei der Licht in den Bereichen A und B in unterschiedlicher Richtung linear polarisiert wird. In den Bereichen C und D erfolgt eine den Bereichen A und B entsprechende Polarisation.Of the Layer construction produced by the above steps provides a Polarizer structure, in which light in areas A and B in different Direction is linearly polarized. In the areas C and D takes place a polarization corresponding to areas A and B.

Für die bevorzugte Ausgestaltung nach dem Ausführungsbeispiel wird in weiteren Schritten eine weitere Schichtfolge von LPP- und LCP-Schichten aufgetragen, um die Bereiche C und D in 1 mit einer Retarderschicht zu versehen. Der Redatereffekt wird durch die Wahl von geeigneten Schichtdicken und durch geeignete strukturierte Belichtung mittels polarisierten UV-Lichts mit einer geeigneten Maske erzeugt, wobei auch die LCP-Schicht mit polarisiertem Licht belichtet wird.For the preferred embodiment according to the embodiment, a further layer sequence of LPP and LCP layers is applied in further steps to the regions C and D in 1 to be provided with a retarder layer. The redatter effect is produced by the choice of suitable layer thicknesses and by suitable structured exposure by means of polarized UV light with a suitable mask, whereby the LCP layer is also exposed to polarized light.

Beim Durchtritt durch die Retarderschicht in den Bereichen C und D des Polarisators wird das Licht in der Weise polarisationstechnisch verändert, daß zueinander senkrechte Polarisationskomponenten gegeneinander phasenverschoben werden. Dagegen tritt das Licht durch die Bereiche A und B ohne Retarderschicht polarisationstechnisch unverändert hindurch. Bei geeigneten Schichtdicken wirkt die Retarderschicht in den Bereichen C und D als λ/4-Plättchen, das die zueinander senkrechten Polarisationskomponenten entlang der optischen Hauptachsen um 90° bzw. um π/2 gegeneinander phasenverschiebt.At the Passing through the retarder layer in areas C and D of Polarizers, the light in the way polarization changed that to each other vertical polarization components out of phase with each other become. In contrast, the light passes through the areas A and B without Retarder polarization unchanged through. If appropriate Layer thickness affects the retarder layer in the areas C and D. as λ / 4-plate, that along the mutually perpendicular polarization components along the main optical axes by 90 ° or by π / 2 against each other phase-shifts.

Auf diese Weise kann mit dem vorbeschriebenen Verfahren ein Polarisator mit einer Mikrostruktur hergestellt werden, die aus Polarisatoren vom Typ A, B, C und D gebildet ist. Durch die Polarisatoren vom Typ A und B wird das Licht linear und senkrecht zueinander polarisiert. Durch die Polarisatoren vom Typ C und D werden die Polarisationskomponenten des einfallenden Lichts entlang der optischen Haupt achsen zunächst m 90° bzw. π/2 gegeneinander phasenverschoben und dann in gleicher Weise polarisiert wie in den Polarisatoren vom Typ A und B.On this way, with the method described above, a polarizer be made with a microstructure consisting of polarizers is formed of the type A, B, C and D. Through the polarizers of Type A and B, the light is polarized linearly and perpendicular to each other. The polarizers of type C and D become the polarization components of the incident light along the main optical axes first m 90 ° or π / 2 against each other out of phase and then polarized in the same way as in the Polarizers type A and B.

4a und 4b dient der Veranschaulichung der Phasenverschiebung zwischen Objekt- und Referenzwelle durch die Polarisatoren vom Typ A, B, C oder D. 4a zeigt einen linearen Polarisator vom Typ A, dessen Polarisationsrichtung einen Winkel θ = 45° mit der x-Achse einschließt. Objektwelle und Referenzwelle treffen senkrecht zur Zeichenebene, also in z-Richtung, auf den gezeigten Mikropolarisator vom Typ A. Dabei ist die Objektwelle mit der gesuchten Phase φ parallel zur x-Achse linear polarisiert und die Referenzwelle parallel zur y-Achse linear polarisiert. Nach Durchtritt von Objekt- und Referenzwelle durch den Polarisator vom Typ A wird von dem dahinterliegenden Detektor-Pixel 120 die Intensität I_A detektiert. Für die normierte Intensität I_A gilt dann:

4a and 4b serves to illustrate the phase shift between the object and reference waves through the type A, B, C or D polarizers. 4a shows a linear polarizer of type A, whose polarization direction forms an angle θ = 45 ° with the x-axis. Object wave and reference wave meet perpendicular to the plane of the drawing, ie in the z-direction, on the micropolarizer of type A. In this case, the object wave with the searched phase φ is linearly polarized parallel to the x-axis and the reference wave is linearly polarized parallel to the y-axis. After passage of object and reference wave through the polarizer type A is of the underlying detector pixel 120 the intensity I _A detected. For the normalized intensity I _A then:

Bei einem Linearpolarisator vom Typ B ist die Polarisationsrichtung senkrecht zur Polarisationsrichtung des Polarisators vom Typ A. Die Polarisationsrichtung schließt bei einem Polarisator vom Typ B daher mit der x-Achse einen Winkel von θ = 135° ein. Der hinter einem Polarisator vom Typ B befindliche Detektor-Pixel 120 mißt die Intensität I_B. Für die normierte Intensität I_B gilt:

In a linear polarizer of type B, the polarization direction is perpendicular to the polarization direction of the polarizer of type A. The polarization direction in the case of a type B polarizer therefore includes an angle of θ = 135 ° with the x-axis. The detector pixel located behind a type B polarizer 120 measures the intensity I _B. For the normalized intensity I _B :

Die Mikropolarisatoren vom Typ C und D 40, 50 sind durch Kombination der Polarisatoren vom Typ A und B 20, 30 mit einem λ/4-Plättchen 44, 54 gebildet, dessen retardierende Eigenschaften zum Zwecke der Phasenverschiebung ausgenutzt werden. In 4b ist ein λ/4-Plättchen 44, 54 schematisch gezeigt. Ein λ/4-Plättchen hat eine langsame und eine schnelle Hauptachse. Ein λ/4-Plättchen 44, 54 ist so dick, daß das entlang der langsamen Hauptachse polarisierte Licht nach Durchlaufen des λ/4-Plättchens 44 gegenüber dem entlang der schnellen Hauptachse polarisierten Licht um 90° (π/2) oder ein Vielfaches davon verzögert ist. Wird ein λ/4-Plättchen, dessen schnelle Hauptachse entlang der x-Achse verläuft mit dem in 4a gezeigten Polarisator vom Typ A 20 kombiniert, so entsteht dadurch ein Polarisator vom Typ C 40. Hinter dem Polarisator vom Typ C 40 wird mit dem Detektor-Pixel 120 die Intensität I_C gemessen. Für die normierte Intensität I_C gilt:

The micropolarizers type C and D 40 . 50 are by combining the polarizers type A and B 20 . 30 with a λ / 4 plate 44 . 54 formed, whose retarding properties are exploited for the purpose of phase shifting. In 4b is a λ / 4 plate 44 . 54 shown schematically. A λ / 4 plate has a slow and a fast main axis. A λ / 4 plate 44 . 54 is so thick that the light polarized along the slow major axis passes through the λ / 4 plate 44 is delayed by 90 ° (π / 2) or a multiple thereof relative to the light polarized along the fast major axis. Is a λ / 4 plate, whose fast main axis along the x-axis runs with the in 4a shown type A polarizer 20 combined, this results in a type C polarizer 40 , Behind the type C polarizer 40 becomes with the detector pixel 120 the intensity I _C measured. For the normalized intensity I _{C, the} following applies:

Wird das in 4b gezeigte λ/4-Plättchen mit einem Mikropolarisator vom Typ B 30 kombiniert, dessen Polarisationsrichtung einen Winkel θ = 135° mit der x-Achse einschließt, so erhält man einen Polarisator vom Typ D 50. Hinter einem Polarisator vom Typ D wird die Intensität I_D gemessen. Für die normierte Intensität I_D gilt:

Will that be in 4b shown λ / 4-plate with a micropolarizer type B 30 combined, whose polarization direction includes an angle θ = 135 ° with the x-axis, we obtain a type D polarizer 50 , Behind a type D polarizer the intensity I _{D is} measured. For the normalized intensity I _{D, the} following applies:

Auf diese Weise kann man hinter den Polarisatoren vom Typ A, B, C, D die Intensitäten I_A, I_B, I_C, I_D mit den definierten Phasenlagen 0, π/2, π, 3/2π messen. Aus diesen Intensitäten kann nach der Formel F2 die Phase φ(x, y) des auf die Einheitszelle 14 treffenden Lichts ermittelt werden. Auf diese Weise erhält man einen Meßwert für die Phase des Punktes auf dem Meßobjekt, der der jeweiligen Einheitszelle entspricht.In this way, one can measure behind the polarizers of the type A, B, C, D, the intensities I _A , I _B , I _C , I _D with the defined phase positions 0, π / 2, π, 3 / 2π. From these intensities, according to the formula F2, the phase φ (x, y) of the unit cell 14 be determined by the incident light. In this way, one obtains a measured value for the phase of the point on the measurement object which corresponds to the respective unit cell.

5 zeigt einen erfindungsgemäßen Sensor 200 mit einer erfindungsgemäßen Detektor-Einheit 100, die wiederum einen erfindungsgemäßen Polarisator 10 aufweist. Als Lichtquelle dient ein Laser 210. In einem ersten Strahlteiler 212 wird das Licht in eine Objektwelle 220 und eine Referenzwelle 222 aufgeteilt. Mit der Ob jektwelle 220 wird das Meßobjekt 230 bestrahlt. Die vom Meßobjekt 230 zurückgestrahlte Objektwelle wird in dem polarisierenden Strahlteiler 214 mit der Referenzwelle 222 überlagert. Davor hat die Objektwelle das λ/4-Plättchen 216 insgesamt zweimal durchlaufen, wodurch die Polarisationsebene der Objektwelle um 90° gedreht ist. In der durch Überlagerung von Objektwelle 220 und Referenzwelle 222 gebildeten Welle 224 sind Objektwelle 220 und Referenzwelle 222 daher linear und senkrecht zueinander polarisiert. Diese Überlagerung 224 aus Objektwelle 220 und Referenzwelle 222 trifft auf die erfindungsgemäße Detektor-Einheit 100. Die erfindungsgemäße Detektor-Einheit 100 ist gebildet aus einem Pixel-Detektor 110 und einem vorgeschalteten erfindungsgemäßen Polarisator 10. Das auf den Polarisator treffende Licht wird mikropolarisatorweise polarisiert und dann von dem jeweils hinter dem Mikropolarisator liegenden Detektor-Pixel 120 detektiert. Zu jeder Einheitszelle des Polarisators werden die Intensitäten I_A, I_B, I_C und I_P detektiert. Aus diesen kann nach der Formel F2 die Phasenlage des auf die Einheitszelle treffenden Lichtes berechnet werden. 5 shows a sensor according to the invention 200 with a detector unit according to the invention 100 which in turn is a polarizer according to the invention 10 having. The light source is a laser 210 , In a first beam splitter 212 the light becomes an object wave 220 and a reference wave 222 divided up. With the ob ject wave 220 becomes the measurement object 230 irradiated. The of the test object 230 returned object wave is in the polarizing beam splitter 214 with the reference wave 222 superimposed. Before that, the object wave has the λ / 4 plate 216 a total of twice, whereby the polarization plane of the object wave is rotated by 90 °. In the superposition of object wave 220 and reference wave 222 formed wave 224 are object wave 220 and reference wave 222 therefore polarized linear and perpendicular to each other. This overlay 224 from object wave 220 and reference wave 222 meets the detector unit according to the invention 100 , The detector unit according to the invention 100 is formed by a pixel detector 110 and an upstream polarizer according to the invention 10 , The light impinging on the polarizer is polarized by micropolarization and then by the respective detector pixel behind the micropolarizer 120 detected. For each unit cell of the polarizer, the intensities I _A , I _B , I _C and I _{P are} detected. From these, the phase angle of the light striking the unit cell can be calculated according to the formula F2.

6 zeigt einen erfindungsgemäßen Sensor 200, der nach einem anderen interferometrischen, scherografischen Verfahren arbeitet. Bei dem in 6 gezeigten interferometrischen Sensor 200 wird das vom Meßobjekt 230 reflektierte kohärente Licht mit einem polarisierenden Stahlteiler 218 aufgeteilt. Das transmittierte Licht fällt als Objektwelle auf die erfindungsgemäße Detektor-Einheit 100. Das aus dem Strahlteiler 218 seitlich herausgeteilte Licht wird zwischen zwei gegenüberliegenden, um einen kleinen Winkel α gegeneinander verkippten Spiegeln 250, 252 reflektiert und dann als Referenzwelle wieder durch den polarisierenden Strahlteiler 218 mit der Objektwelle überlagert. Das derart gegen sich selbst gescherte Licht trifft auf die erfindungsgemäße Detektor-Einheit 100, bestehend aus dem Pixel-Detektor 110 und dem davor befindlichen erfindungsgemäßen Polarisator 10. In der Überlagerung von Objektwelle und der durch Scherung gewonnenen Referenzwelle sind Objektwelle und Referenzwelle senkrecht zueinander linear polarisiert. Mit der erfindungsgemäßen Detektoreinheit werden Intensitäten I_A, I_B, I_C I_D für jede Einheitszelle 14 gemessen, aus denen der Gradient der Phasenlage der Objektwelle in Scherrichtung ermittelt werden kann. 6 shows a sensor according to the invention 200 operating according to another interferometric, shearographic method. At the in 6 shown interferometric sensor 200 becomes the object of measurement 230 reflected coherent light with a polarizing steel divider 218 divided up. The transmitted light falls as an object wave on the detector unit according to the invention 100 , That from the beam splitter 218 laterally split light is between two opposing, by a small angle α tilted against each other mirrors 250 . 252 reflected and then as a reference wave again through the polarizing beam splitter 218 superimposed with the object wave. The thus sheared against itself light strikes the detector unit according to the invention 100 consisting of the pixel detector 110 and the prior inventive polarizer 10 , In the superimposition of the object wave and the reference wave obtained by shear, the object wave and the reference wave are linearly polarized perpendicular to one another. With the detector unit according to the invention intensities I _A , I _B , I _C I _D for each unit cell 14 measured, from which the gradient of the phase position of the object wave in the shear direction can be determined.

Claims

Polarizer ( 10 ) for polarizing light, especially light from the visible, ultraviolet or infrared spectrum, with a polarizer passage area ( 12 ) through which the light to be polarized passes, characterized in that the polarizer ( 10 ) a plurality of microscopic micropolarizers ( 20 . 30 . 40 . 50 ), preferably more than 100,000 micropolarizers ( 20 . 30 . 40 . 50 ), the micropolarizers ( 20 . 30 . 40 . 50 ) in the polarizer passage area ( 12 ) are arranged side by side and polarize the passing light in light bundles of microscopic cross section.

Polarizer ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the diameter of the micropolarizers ( 20 . 30 . 40 . 50 ) is less than 15 microns, preferably less than 10 microns.

Polarizer ( 10 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that the size of a micro-polarizer ( 20 . 30 . 40 . 50 ) Mikropolarisatordurchtrittsfläche ( 22 . 32 . 42 . 52 ) in the range of the size of a detector pixel ( 120 ) of a pixel detector ( 110 ), in particular a CCD or CMOS chip.

Polarizer ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the polarizer ( 10 ) Micropolarizers ( 20 . 30 . 40 . 50 ), which polarize the light in different ways, in particular in different linear directions and / or in different circular directions.

Polarizer ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the plurality of micropolarizers ( 20 . 30 . 40 . 50 ) Comprises groups of micropolarizers of the same type, the micropolarizers of the same type polarizing the light in the same way.

Polarizer according to one of the preceding claims, characterized in that the plurality of micropolarizers ( 20 . 30 . 40 . 50 ) Micropolarizers type A ( 20 ), B ( 30 ), C ( 40 ) and D ( 50 ), the type A micropolarizers ( 20 ) and B ( 30 ) polarize the light linearly, the polarization direction of the micropolarizers type A ( 20 ) orthogonal to the polarization direction of type B micropolarizers ( 30 ) and wherein the micropolarizers type C ( 40 ) and D ( 50 ) from a combination of micropolarizers type A ( 20 ) or B ( 30 ) with a retarding element ( 44 . 54 ), whereby the retarding element ( 44 . 54 ) shifts the relative phase of mutually perpendicular polarization components of a lightwave.

Polarizer ( 10 ) according to the preceding claim, characterized in that the micropolarizers of the type C ( 40 ) and D ( 50 ) of linear polarizers with a downstream λ / 4 plate ( 44 . 54 ), preferably in that the micropolarizers type C ( 40 ) from a micropolarizer type A ( 20 ) and a downstream λ / 4 plate ( 44 ) and the type D micropolarizers ( 50 ) of type B micropolarizers ( 30 ) and a downstream λ / 4 plate ( 54 ) are formed.

Polarizer ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the micropolarizers ( 20 . 30 . 40 . 50 ) are rectangular, preferably square.

Polarizer ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the micropolarizers ( 20 . 30 . 40 . 50 ) are arranged in a regular array, preferably such that the micropolarizers ( 20 . 30 . 40 . 50 ) the polarizer passage area ( 12 ) pixel-like, more preferably such that the Mikropolarisatoren ( 20 . 30 . 40 . 50 ) form a pixel array with M rows and N columns of micropolarizers.

Polarizer ( 10 ) according to one of claims 5 to 9, characterized in that the polarizer ( 10 ) from a regular array of similar unit cells ( 14 ), each unit cell ( 14 ) Micropolarizers ( 20 . 30 . 40 . 50 ) of different types.

Polarizer ( 10 ) according to the preceding claim, characterized in that the polarizer ( 10 ) Type A square micropolarizers ( 20 ), B ( 30 ), C ( 40 ) and D ( 50 ) and that the unit cell ( 14 ) forms a square, which is formed from four equal-sized partial squares, whereby the partial squares of each one micropolarizer of types A ( 20 ), B ( 30 ), C ( 40 ) and D ( 50 ) are formed.

Detector unit ( 100 ) for detecting light with a pixel detector ( 110 ), in particular a CCD or CMOS chip, wherein the pixel detector ( 110 ) a plurality of light-sensitive detector pixels ( 120 ), characterized in that the detector unit ( 100 ) a polarizer ( 10 ) according to any one of claims 1 to 11, wherein the polarizer ( 10 ) in front of the pixel detector ( 110 ) and the arrangement of the micropolarizers ( 20 . 30 . 40 . 50 ) with the arrangement of the detector pixels ( 120 ) corresponds.

Detector unit ( 100 ) according to the preceding claim, characterized in that the polarizer ( 10 ) with the pixel detector ( 110 ) forms an integral composite, in particular in such a way that the polarizer ( 10 ) as a single-layer or multi-layer structure on the pixel detector ( 110 ) is applied.

Detector unit ( 100 ) according to one of the two preceding claims, characterized in that by a Mikropolarisator ( 20 . 30 . 40 . 50 ) passing light beam on defined detector pixels ( 120 ), in particular to exactly one detector pixel ( 120 ), in particular such that a detector pixel ( 120 ) only light from a micro polarizer ( 20 . 30 . 40 . 50 ) meets.

Detector unit ( 100 ) according to one of the three preceding claims with a polarizer ( 10 ) according to one of claims 9 to 11, characterized in that the detector pixels ( 120 ) are arranged in a regular arrangement, the the regular arrangement of Mikropolarisatoren ( 20 . 30 . 40 . 50 ), in particular such that by a micro-polarizer ( 20 . 30 . 40 . 50 ) passing through light beam to exactly one detector pixel ( 120 ) of the pixel detector ( 110 ) and that on this detector pixel ( 120 ) no light from other micropolarisers ( 20 . 30 . 40 . 50 ) falls.

Sensor ( 200 ) for the interferometric measurement of surface deformations and / or the three-dimensional structure of surfaces, which is provided with a coherent light source ( 210 ), the light wave being converted into an object wave ( 220 ) and a reference wave ( 222 ), the measured object ( 230 ) with the object wave ( 220 ) is irradiated, and wherein the object to be measured ( 230 ) radiated object wave ( 220 ) with the reference wave ( 222 ) is superimposed and recorded for evaluation with a recording unit, characterized in that the receiving unit of the sensor is formed by a detector unit ( 100 ) according to any one of claims 12 to 15.

Interferometric method for imaging, in particular method for the interferometric measurement of surface deformations and / or the three-dimensional structure of surfaces, in which the measuring object to be imaged ( 230 ) is illuminated with coherent light, and in which the object to be measured ( 230 ) radiated light is evaluated interferometrically, characterized in that the interferometric evaluation comprises a method step in which the light wave to be evaluated is micro-polarized in light bundles of microscopic cross-section.

Method according to the preceding claim, characterized in that the method step of micro-polarizing using a polarizer ( 10 ) according to one of claims 1 to 11, and / or the imaging using a detector unit ( 100 ) according to one of claims 12 to 15 and / or a sensor ( 200 ) according to claim 16.