DE102006055070B4 - Verfahren und Vorrichtung zum interferometrischen Vermessen einer Form eines Testobjekts - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum interferometrischen Vermessen einer Form eines Testobjekts Download PDF

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Abstract

Verfahren zum interferometrischen Bestimmen einer Abweichung einer tatsächlichen Form einer effektiven Reflexionsfläche (12) eines Testobjekts (14) von einer Sollform der effektiven Reflexionsfläche (12), bei dem
– mittels einer Beleuchtungseinrichtung (16) elektromagnetische Beleuchtungsstrahlung (24) erzeugt wird und als Eingangswelle (30) bereitgestellt wird,
– die Eingangswelle (30) ein diffraktives optisches Element (18) durchläuft und als eingehende Messwelle (42) verlässt, wobei beim Durchlaufen des optischen Elements (18) die Wellenfront der Eingangswelle (30) derart transformiert wird, dass die Wellenfront der eingehenden Messwelle (42) an die Sollform der effektiven Reflexionsfläche (12) angepasst ist,
– das Testobjekt (14) in einer Teststellung angeordnet wird, in der die eingehende Messwelle (42) von der effektiven Reflexionsfläche (12) des Testobjekts (14) als reflektierte Messwelle (44) zum diffraktiven optischen Element (18) zurück reflektiert wird,
– die reflektierte Messwelle (44) das diffraktive optische Element (18) durchläuft und als ausgehende Messwelle (46) verläßt, wobei die Ausbreitungsrichtung (48) der ausgehenden...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum interferometrischen Bestimmen einer Abweichung einer tatsächlichen Form einer effektiven Reflexionsfläche eines Testobjekts von einer Sollform der effektiven Reflexionsfläche.
  • Bei im Stand der Technik, wie zum Beispiel der DE 102 23 581 B4 , bekannten interferometrischen Anordnungen zum Vermessen einer Oberfläche eines asphärischen optischen Elements wird eine von einem Laser erzeugte Planwelle in einen Referenzstrahl und einen Messstrahl aufgespalten. Der Messstrahl wird daraufhin mittels einer Fokussierungslinse sowie einem CGH (computer generated hologram) und ggf. einer vorgeschalteten Fokussierungslinse in eine Welle umgewandelt, die der Sollform der zu prüfenden Oberfläche entspricht. Die Welle wird daraufhin von der zu vermessenden Oberfläche reflektiert. Die Wellenfront der reflektierten Welle enthält die Abweichungen der vermessenen Oberfläche von der Sollform. Die reflektierte Welle wird im Strahlengang des eingehenden Messstrahls durch das CGH sowie ggf. die Fokussierungslinse zurückgeführt. Die dabei entstehende ebene Welle wird schließlich mittels eines reflektierenden Elements aus dem Strahlengang der Eingangswelle heraus reflektiert und mit dem Referenzstrahl überlagert. Dabei entsteht ein Interferenzmuster, welches mittels einer Fokussierungslinse auf eine Erfassungsebene einer Kamera fokussiert wird. Aus dem erfassten Interferenzmuster werden Abweichungen der Form der vermessenen Oberfläche von einer Sollform der Oberfläche bestimmt.
  • Die vorbekannten interferometrischen Anordnungen verursachen allerdings selbst erbliche Abweichungen bzw. Fehler in den Wellenfronten der sie durchlaufenden Wellen. Um aus dem erfassten Interferenzmuster die Abweichung der Form des Testobjekts von der Sollform mit hoher Genauigkeit zu bestimmen, werden daher an den interferometrischen Anordnungen aus dem Stand der Technik umfassende Kalibrierungsmaßnahmen durchgeführt. Dabei werden Wellenfronten in mehreren Drehstellungen des Testobjekts vermessen und ausgewertet. Mithilfe derartiger Kalibrierungsmaßnahmen können Interferometerfehler aus den Messergebnissen herausgerechnet werden. Allerdings muss das Testobjekt dazu eine rotationssymmetrische Oberfläche aufweisen. Das heißt, eine hochgenaue Vermessung der Oberfläche ist mit den vorgenannten interferometrischen Systemen nur für Testobjekte mit rotationssymmetrischen Oberflächen möglich.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren sowie wie eine Vorrichtung der vorgenannten Art bereit zu stellen, mittels der die vorgenannten Probleme überwunden werden können und insbesondere die Form einer beliebig geformten effektiven Reflexionsfläche, wie einer Oberfläche, eines Testobjekts mit hoher Genauigkeit vermessen werden kann.
  • Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1, einem Verfahren gemäß Anspruch 3, einer Vorrichtung gemäß Anspruch 36, einer Vorrichtung gemäß Anspruch 37, sowie einer Anordnung gemäß Anspruch 38 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem mittels einer Beleuchtungseinrichtung elektromagnetische Beleuchtungsstrahlung erzeugt wird und als Eingangswelle bereit gestellt wird, die Eingangswelle ein diffraktives optisches Element durchläuft und als eingehende Messwelle verlässt, wobei beim Durchlaufen des optischen Elements die Wellenfront der eingehenden Messwelle derart transformiert wird, dass die Wellenfront der eingehenden Messwelle an die Sollform der effektiven Reflexionsfläche angepasst ist. Weiterhin wird das Testobjekt in einer Teststellung angeordnet, in der die eingehende Messwelle von der effektiven Reflexionsfläche des Testobjekts als reflektierte Messwelle zum diffraktiven optischen Element zurück reflektiert wird. Weiterhin durchläuft die reflektierte Messwelle das diffraktive optischen Element und verlässt dieses als ausgehende Messwelle, wobei die Ausbreitungsrichtung der ausgehenden Messwelle bei Austritt aus dem diffraktiven optischen Element gegenüber der umgekehrten Ausbreitungsrichtung der Eingangswelle bei Eintritt in das diffraktive optische Element verschwenkt ist. Weiterhin wird von der Beleuchtungsstrahlung eine Referenzwelle derart abgezweigt, dass die Referenzwelle mit der ausgehenden Messwelle interferiert, sowie eine Intensitätsverteilung eines durch die Interferenz der Referenzwelle mit der ausgehenden Messwelle erzeugten Interferenzmusters mittels einer Erfassungseinrichtung erfasst. Beim Durchlaufen des diffraktiven optischen Elements kann gemäß der Erfindung das diffraktive optischen Element von der entsprechenden Welle in Transmission durchlaufen werden, aber auch an dem diffraktiven optischen Element reflektiert werden.
  • Darüber hinaus ist die vorgenannte Aufgabe erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die insbesondere dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Beleuchtungseinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Beleuchtungsstrahlung zu erzeugen und diese als Eingangswelle bereit zu stellen. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung ein diffraktives optisches Element, welches im Strahlengang der Eingangswelle angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, die Eingangswelle durchzuleiten und als eingehende Messwelle bereitzustellen sowie dabei die Wellenfront der Eingangswelle derart zu transformieren, dass die Wellenfront der eingehenden Messwelle an die Sollform der effektiven Reflexionsfläche angepasst ist, und das diffraktive optische Element weiterhin dazu eingerichtet ist, die eingehende Messwelle auf die effektive Reflexionsfläche des in einer Teststellung angeordneten Testobjekts zu leiten, so dass diese von der effektiven Reflexionsfläche als reflektierte Messwelle zum diffraktiven optischen Element zurück reflektiert wird, sowie das diffraktive optische Element ferner dazu eingerichtet ist, die reflektierte Messwelle durchzuleiten und als ausgehende Messwelle bereitzustellen. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Abzweigungselement, das dazu eingerichtet ist, aus der Beleuchtungsstrahlung eine Referenzwelle derart abzuzweigen, dass die Referenzwelle mit der ausgehenden Messwelle interferiert, sowie eine Erfassungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Intensitätsverteilung eines durch die Interferenz der Referenzwelle mit der ausgehenden Messwelle erzeugten Interferenzmusters zu erfassen. Erfindungsgemäß ist die Ausbreitungsrichtung der ausgehenden Messwelle bei Austritt aus dem diffraktiven optischen Element gegenüber der umgekehrten Ausbreitungsrichtung der Eingangswelle bei Eintritt in das diffraktive optische Element verschwenkt.
  • Mit anderen Worten erzeugt erfindungsgemäß eine Beleuchtungseinrichtung elektromagnetische Beleuchtungsstrahlung, die vorteilhafterweise im sichtbaren Wellenlängenbereich liegt. Die Beleuchtungsstrahlung sollte kohärent sein, d. h. sie sollte hinsichtlich ihrer zeitlichen und räumlichen Ausdehnung eine derartige feste Phasenbeziehung aufweisen, dass sie zur Erzeugung von Interferenzerscheinungen geeignet ist. Die Beleuchtungsstrahlung wird als Eingangswelle von der Beleuchtungseinrichtung bereitgestellt. Die Eingangswelle trifft auf ein diffraktives optisches Element, welches dazu eingerichtet ist, die Eingangswelle entweder vollständig oder einen Teil davon in eine eingehende Messwelle umzuwandeln. Die Umwandlung geschieht derart, dass die erzeugte eingehende Messwelle eine Wellenfront aufweist, die an die Sollform der effektiven Reflexionsfläche des Testobjekts angepasst ist.
  • Dabei kann die effektive Reflexionsfläche des Testobjekts eine asphärische Gestalt aufweisen und grundsätzlich eine beliebig gestaltete Freiformfläche sein. Die Form der effektiven Reflexionsfläche muss damit nicht rotationssymmetrisch sein. Das diffraktive optische Element ist also derart gestaltet, dass die Wellenfront der Eingangswelle in eine der Sollform der effektiven Reflexionsfläche des Testobjekts entsprechende Wellenfront umgeformt wird. Das Testobjekt wird in einer Teststellung angeordnet, in der die eingehende Messwelle von der effektiven Reflexionsfläche des Testobjekts zum diffraktiven optischen Element zurück reflektiert wird. Das Testobjekt kann beispielsweise ein optisches Element, wie etwa eine Linse, sein und die effektive Reflexionsfläche kann eine Oberfläche des Testobjekts sein. Die effektive Reflexionsfläche kann damit eine direkt reflektierende Oberfläche sein. Sie kann aber beispielsweise auch eine „optische Baugruppe im doppelten Durchtritt" sein.
  • Die Wellenfront der zurück reflektierten Messwelle ist gegenüber der Wellenfront der eingehenden Messwelle um Abweichungen der tatsächlichen Form der effektiven Reflexionsfläche des Testobjekts von ihrer Sollform modifiziert. Damit enthält die Wellenfront der zurückreflektierten Messwelle Informationen über die Abweichung der tatsächlichen Form der effektiven Reflexionsfläche des Testobjekts von ihrer Sollform. Die reflektierte Messwelle durchläuft wieder das diffraktive optische Element und verlässt dieses als ausgehende Messwelle. Dabei kann die reflektierte Messwelle in der nullten Ordnung durch das diffraktiven optische Element treten und damit beim Durchlaufen desselben unverändert bleiben. In diesem Fall entspricht die ausgehende Messwelle der reflektierten Messwelle. Inbesondere kann die reflektierte Messwelle aber auch von dem diffraktiven optischen Element hinsichtlich ihrer Wellenfront transformiert werden. Die Wellenfront der ausgehenden Messwelle enthält in jedem Fall wie auch die reflektierte Messwelle die Information über die Abweichung der tatsächlichen Form der effektiven Reflexionsfläche von der Sollform. Die Form der Wellenfront der ausgehenden Messwelle entspricht vorteilhafterweise der Wellenfront der Eingangswelle, die um die Abweichungen der effektiven Reflexionsfläche des Testobjekts von deren Sollform modifiziert ist.
  • Die Ausbreitungsrichtung der ausgehenden Messwelle ist erfindungsgemäß bei deren Austritt aus dem diffraktiven optischen Element gegenüber der umgekehrten Ausbreitungsrichtung der Eingangswelle bei deren Eintritt in das diffraktive optische Element verschwenkt. Damit stimmen die Strahlengänge der ausgehenden Messwelle und der Eingangswelle nicht überein. Weiterhin ist erfindungsgemäß eine Erfassungseinrichtung vorgesehen, mit der die Intensitätsverteilung eines von der Referenzwelle und der ausgehenden Messwelle erzeugten Interferenzmusters erfasst werden kann. Aus der erfassten Intensitätsverteilung lässt sich dann die Abweichung der tatsächlichen Form der effektiven Reflexionsfläche des Testobjekts von der Sollform mit hoher Genauigkeit bestimmen.
  • Die Erfindung ermöglicht es, die Anzahl optischer Elemente in den Strahlengängen der interferometrischen Vorrichtung zu reduzieren. Vorteilhafterweise ist die interferometrische Vorrichtung als linsenloses Interferometer ausgebildet. D. h. die Vorrichtung weist keine refraktiven oder reflektiven Linsenelemente auf. Das einzige optische Element der Vorrichtung ist das diffraktive optische Element. Dadurch, dass die Ausbreitungsrichtung der ausgehenden Messwelle bei Austritt aus dem diffraktiven optischen Element gegenüber der umgekehrten Ausbreitungsrichtung der Eingangswelle bei Eintritt in das diffraktive optische Element verschwenkt ist, trifft die ausgehende Messwelle nicht auf den Austrittpunkt der Eingangswelle aus der Beleuchtungseinrichtung. Die ausgehende Messwelle muss daher nicht mittels eines weiteren optischen Elements auf die Erfassungseinrichtung umgelenkt werden. Vielmehr kann die Erfassungseinrichtung derart angeordnet werden, dass das aus der nicht umgelenkten ausgehenden Messwelle und der Referenzwelle gebildete Interferenzmuster ohne Störung der Eingangswelle von der Erfassungseinrichtung erfasst werden kann. Die Beleuchtungseinrichtung und die Erfassungseinrichtung können aufgrund der Verschwenkung der Ausbreitungsrichtungen der ausgehenden Welle und der Eingangswelle derart angeordnet werden, dass weder die Beleuchtungseinrichtung die ausgehende Messwelle stört noch die Erfassungseinrichtung die Eingangswelle stört.
  • Damit kann mittels der Erfindung auf ein optisches Element im Strahlengang der ausgehenden Messwelle verzichtet werden. Folglich können die Einflüsse der interferometrischen Vorrichtung auf die Wellenfront der ausgehenden Messwelle verringert werden. Durch die Reduzierung von optischen Elementen im Strahlengang der interferometrischen Vorrichtung wird die Anzahl unbekannter optischer Parameter, wie etwa Radien, Dicken, Brechzahlen, Oberflächenabweichungen, Inhomogenitäten, Abstände und Justagezustände, etc. minimiert. Weiterhin werden hochfrequente Rauschanteile unterdrückt oder können gar nicht erst entstehen.
  • Aufgrund der mittels der Erfindung verringerten Interferometerfehler kann die Abweichung der tatsächlichen Form der effektiven Reflexionsfläche des Testobjekts von der Sollform mit einer höheren Genauigkeit bestimmt werden. Aufgrund dieser höheren Messgenauigkeit kann auf die Kalibrierung der interferometrischen Vorrichtung durch Rotation des Testobjekts und mehrfache Vermessung desselben verzichtet werden. Damit entfällt die Bedingung, das Testobjekt mit einer rotationssymmetrischen Oberfläche zu versehen. Vielmehr können Testobjekte mit beliebig geformten Freiformflächen vermessen werden.
  • Die vorgenannte Aufgabe ist erfindungsgemäß ferner mit einem Verfahren zum interferometrischen Bestimmen einer Abweichung einer tatsächlichen Form einer effektiven Reflexionsfläche eines Testobjekt von einer Sollform der effektiven Reflexionsfläche gelöst, bei dem mittels einer Beleuchtungseinrichtung elektromagnetische Beleuchtungsstrahlung erzeugt wird und als Eingangswelle bereit gestellt wird, die Eingangswelle ein diffraktives optisches Element durchläuft und als eingehende Messwelle verlässt, deren Wellenfront an die Sollform der effektiven Reflexionsfläche angepasst ist. Weiterhin wird das Testobjekt in einer Teststellung angeordnet, in der die eingehende Messwelle von der effektiven Reflexionsfläche des Testobjekts als reflektierte Messwelle zum diffraktiven optischen Element zurück reflektiert wird. Weiterhin durchläuft die reflektierte Messwelle das diffraktive optischen Element und verlässt dieses als ausgehende Messwelle mit gegenüber der reflektierten Messwelle transformierter Wellenfront, wobei die Ausbreitungsrichtung der ausgehenden Messwelle bei Austritt aus dem diffraktiven optischen Element gegenüber der umgekehrten Ausbreitungsrichtung der Eingangswelle bei Eintritt in das diffraktive optische Element verschwenkt ist. Weiterhin wird von der Beleuchtungsstrahlung eine Referenzwelle derart abgezweigt, dass die Referenzwelle mit der ausgehenden Messwelle interferiert, sowie eine Intensitätsverteilung eines durch die Interferenz der Referenzwelle mit der ausgehenden Messwelle erzeugten Interferenzmusters mittels einer Erfassungseinrichtung erfasst.
  • Darüber hinaus ist die vorgenannte Aufgabe erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die insbesondere dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Beleuchtungseinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Beleuchtungsstrahlung zu erzeugen und diese als Eingangswelle bereit zu stellen. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung ein diffraktives optisches Element, welches im Strahlengang der Eingangswelle angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, die Eingangswelle durchzuleiten und als eingehende Messwelle bereitzustellen, deren Wellenfront an die Sollform der effektiven Reflexionsfläche angepasst ist, die eingehende Messwelle auf die effektive Reflexioinsfläche des in einer Teststellung angeordneten Testobjekts zu leiten, so dass diese von der effektiven Reflexionsfläche als reflektierte Messwelle zum diffraktiven optischen Element zurück reflektiert wird, sowie das diffraktive optische Element ferner dazu eingerichtet ist, die reflektierte Messwelle durchzuleiten und als ausgehende Messwelle bereitzustellen, sowie dabei die Wellenfront der Eingangswelle zu transformieren. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Abzweigungselement, das dazu eingerichtet ist, aus der Beleuchtungsstrahlung eine Referenzwelle derart abzuzweigen, dass die Referenzwelle mit der ausgehenden Messwelle interferiert, sowie eine Erfassungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Intensitätsverteilung eines durch die Interferenz der Referenzwelle mit der ausgehenden Messwelle erzeugten Interferenzmusters zu erfassen. Erfindungsgemäß ist die Ausbreitungsrichtung der ausgehenden Messwelle bei Austritt aus dem diffraktiven optischen Element gegenüber der umgekehrten Ausbreitungsrichtung der Eingangswelle bei Eintritt in das diffraktive optische Element verschwenkt.
  • Erfindungsgemäß kann damit die Eingangswelle das diffraktive optische Element auch hinsichtlich ihrer Wellenfront unbeeinflusst durchlaufen, etwa bei Durchtritt durch die nullte Ordnung des diffraktiven Elements. Dies kann sinnvoll sein, wenn die Wellfront der Eingangswelle bereits der Sollform der effektiven Reflexionsfläche entspricht. In diesem Fall wird aber jedenfalls die Wellenfront der reflektierten Messwelle beim Durchlaufen des diffraktiven optischen Elements transformiert.
  • Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Auswertungseinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, aus der erfassten Intensitätsverteilung eine Abweichung der tatsächlichen Form der effektiven Reflexionsfläche von der Sollform zu bestimmen. Die Auswertungseinrichtung bestimmt dabei Abweichungen in der Struktur des gemessenen Interferenzmusters von einer Sollstruktur des Interferenzmusters, welche in dem Fall zu erwarten wäre, in dem die effektiven Reflexionsfläche des Testobjekts exakt der Sollform entspricht. Aus den bestimmten Abweichungen wird daraufhin die Abweichung der tatsächlichen Form der effektiven Reflexionsfläche des Testobjekts von seiner Sollform ortsaufgelöst über die Reflexionsfläche bestimmt.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Mittelpunkt der ausgehenden Messwelle innerhalb der Blendenöffnung liegt. In diesem Fall kann auf eine Fokussierungslinse zur Erfassung des Interferenzmusters verzichtet werden. Allerdings kann in diesem Fall das mittels des CCD-Detektors erfasste Bild des Interferogramms etwas unscharf sein. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Auswertungseinrichtung dazu eingerichtet, bei der Bestimmung der Abweichung der tatsächlichen Form der effektiven Reflexionsfläche von der Sollform zunächst die erfasste Intensitätsverteilung des Interferenzmusters mittels numerischer Interpolation zu verarbeiten. Vorteilhafterweise wird dabei das Bild des Interferogramms mit Hilfe von Propagationstechniken „scharf gerechnet". Dazu wird die Phasenverteilung am Ort des Detektors mit den üblichen Streifenauswertetechniken vermessen, zusätzlich auch die Amplitudenverteilung. Mit Hilfe von Fouriertransformation, Multiplikation mit einem geeigneten quadratischen Phasenterm und Fourier-Rücktransformation kann die komplexe Wellenfunktion in eine Ebene propagiert werden, die einer mittleren Ebene durch die effektiven Reflexionsfläche des Testobjekts entspricht. Daraus lassen sich Phasenverteilung und Amplitudenverteilung berechnen. Markierungen zur Bestimmung der Bildgeometrie erscheinen dann scharf – die Wellenfront, welche die Formabweichung der Freiformfläche enthält, ist dann hoch aufgelöst.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Testobjekt eine zumindest teilweise reflektierende Oberfläche aufweist und die effektive Reflexionsfläche des Testobjekts die reflektierende Oberfläche ist. Eine derartige Oberfläche kann beispielsweise eine Oberfläche eines optischen Elements, wie etwa einer Linse oder eines gekrümmten Spiegels sein. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann damit eine Abweichung der Oberfläche des Testobjekts von einer Sollform dieser Oberfläche bestimmt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Testobjekt eine Transmissionsoptik, wie etwa eine Linse, und ein reflektierendes Element. Die eingehende Messwelle durchläuft bei der Reflexion an der effektiven Refelexionsfläche die Transmissionsoptik und wird an dem reflektierenden Element reflektiert. Die effektive Reflektionsfläche ist dabei eine virtuelle Reflektionsfläche, die die Wirkung des Testobjekts auf die eingehende Messwelle simuliert. Die effektive Reflexionsfläche ist also die Reflexionsfläche eines virtuellen Spiegels. Die Relexionsfläche des virtuellen Spiegels ist so geformt, dass die Wellenfront der eingehenden Messwelle bei Reflexion an dem virtuellen Spiegel die gleiche Veränderung erfährt wie die Wellenfront der eingehenden Messwelle bei Durchlaufen der Transmissionsoptik und Reflexion an dem Spiegel und ggf. abermaligem Durchlaufen der Transmissionsoptik. Eine derartige Vermessung einer Transmissionsoptik wird auch als Vermessen einer Linse im „Durchtritt" bezeichnet.
  • Vorteilhafterweise wird aus der bestimmten Abweichung der tatsächlichen Form der effektiven Reflexionsfläche von der Sollform eine Abweichung einer tatsächlichen optischen Weglänge durch die Transmissionsoptik von einem Sollwert für die optische Weglänge bestimmt. Insbesondere wird eine Abweichung der Verteilung der optischen Weglänge in einer Ebene quer zur optischen Achse der Transmissionsoptik von einer Sollverteilung bestimmt.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform nach der Erfindung wird die Eingangswelle von der Beleuchtungseinrichtung mit einer kugeloberflächenartigen Wellenfront bereitgestellt. Die Eingangswelle ist damit im Wesentlichen eine Kugelwelle bzw. eine sphärische Welle, vorteilhafterweise eine ideale Kugelwelle. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Eingangswelle von der Beleuchtungseinrichtung als expandierende Kugelwelle bereitgestellt wird. Damit kann auf eine dem diffraktiven optischen Element vorgeschaltete Fokussierungslinse verzichtet werden. Die Umformung der Eingangswelle in die an die Wellenfront der Sollform der effektiven Reflexionsfläche angepasste Messwelle kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vollständig vom diffraktiven optischen Element bewerkstelligt werden. Damit können Einflüsse der interferometrischen Vorrichtung auf die Wellenfront der ausgehenden Messwelle weiter verringert werden.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn sowohl die ausgehende Messwelle als auch die Referenzwelle jeweils eine kugeloberflächenartige Wellenfront aufweisen und der Mittelpunkt der Wellenfront der Referenzwelle im Bereich des Mittelpunkts der Wellenfront der ausgehenden Messwelle liegt. Die Wellenfront der ausgehenden Messwelle weist dabei die Form einer Kugeloberfläche mit entsprechenden die Abweichungen der effektiven Reflexionsfläche des Testobjekts von der Sollform widerspiegelnden Wellenfrontabweichungen. Die Wellenfront der ausgehenden Messwelle weist damit zumindest näherungsweise einen Mittelpunkt auf. Vorteilhafterweise ist die ausgehende Messwelle eine konvergierende kugelartige Welle, die zu diesem Mittelpunkt hin konvergiert. Die Wellenfront der Referenzwelle ist ebenfalls kugeloberflächenförmig und weist damit zumindest näherungsweise einen Mittelpunkt auf. Die Mittelpunkte der Referenzwelle und der ausgehenden Messwelle sind dabei derart nahe aneinander angeordnet, dass aus einem aus der Referenzwelle und der ausgehenden Messwelle erzeugten Interferenzmuster die Abweichung der tatsächlichen Form von der Sollform der effektiven Reflexionsfläche mit hoher Genauigkeit bestimmbar ist. Vorteilhafterweise fallen die Mittelpunkte der Referenzwelle und der ausgehenden Messwelle zusammen. Damit kann auf zusätzliche optische Elemente zum aufeinander Abstimmen der beiden Wellen verzichtet werden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Erfassungseinrichtung eine Blende, insbesondere eine Lochblende, mit einer Blendenöffnung und die Blende ist derart angeordnet, dass der Mittelpunkt der Wellenfront der ausgehenden Messwelle innerhalb der Blendenöffnung liegt. Damit liegt der Mittelpunkt in der Blendenebene. Die Messwelle muss damit zur Erfassung mit der Erfassungseinrichtung nicht eigens fokussiert werden. Es kann also auf den Einsatz eines Okulars zur Fokussierung der ausgehenden Messwelle auf die Erfassungseinrichtung verzichtet werden. Die Blende lässt die ausgehende Messwelle durch, blockt jedoch höhere Beugungsordnungen und Störlicht ab. Vorteilhafterweise weist die Erfassungseinrichtung einen ortsauflösenden Flächendetektor, wie etwa einen CCD-Detektor bzw. eine CCD-Kamera, auf. Dieser ist in einem geeigneten Abstand von der Blende angeordnet ist. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn auch der Mittelpunkt der Referenzwelle im Bereich der Blendenöffnung liegt. Das durch die Überlagerung der Referenzwelle mit der ausgehenden Messwelle erzeugte Interferenzmuster kann damit mit dem ortsauflösenden Flächendetektor ohne Zwischenschaltung eines weiteren optischen Elements erfasst werden. Vorteilhafterweise wird vor der Vermessung eines Testobjekts die optimale Position des ortsauflösenden Flächendetektors bestimmt. Dazu wird ein Kalibrierungsobjekt, auf dessen Oberfläche regelmäßige Markierungen vorgesehen sind, an Stelle des Testobjekts platziert. Der ortsauflösende Flächendetektor nimmt ein Bild des Kalibrierungsobjekts auf. Darin werden die Markierungen erkannt und ihre Lage bezüglich des Pixelrasters ermittelt. Daraus können dann Abbildungsmaßstab, Verzeichnung und Koordinaten des Kalibrierungsobjekts auf der Sensorfläche bestimmt werden. Aus diesen Informationen wird die optimale Position des ortsauflösenden Flächendetektors abgeleitet.
  • Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn die Eingangswelle von der Beleuchtungseinrichtung derart bereitgestellt wird, dass der Ursprung bzw. der Mittelpunkt ihrer kugeloberflächenartigen Wellenfront in der Ebene der Blende angeordnet ist. In diesem Fall werden keine weiteren optischen Elemente im Strahlengang der Eingangswelle oder der Messwelle benötigt, um die sich in der Vorrichtung ergebende ausgehende Messwelle in die Blendenebene zu fokussieren, so dass der Mittelpunkt der Wellenfront der ausgehenden Messwelle innerhalb der Blendenöffnung liegt. Die Messgenauigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird somit erhöht.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung derart eingerichtet ist, dass die Eingangswelle zwischen der Beleuchtungseinrichtung und dem diffraktiven optischen Element und/oder die ausgehende Messwelle zwischen dem diffraktiven optischen Element und der Erfassungseinrichtung jeweils geradlinig verlaufen. Damit werden die Wellen auf ihrem jeweiligen Weg nicht ablenkt. Durch eine derartige Konfigurierung der interferometrischen Vorrichtung kann die Anzahl optischer Elemente in der Vorrichtung verringert werden. Dies erhöht die Messgenauigkeit der Vorrichtung bzw. des Verfahrens.
  • Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Ausbreitungsrichtung der ausgehenden Messwelle und die umgekehrte Ausbreitungsrichtung der Eingangswelle einen Zwischenwinkel einschließen, der derart dimensioniert ist, dass der Mittelpunkt der Wellenfront der ausgehenden Welle von einer Ausbreitungsachse der Eingangswelle derart weit entfernt ist, dass das Interferenzmuster mittels der Erfassungseinrichtung ohne Störung der Eingangswelle erfasst werden kann. Damit kann auf ein optisches Element im Strahlengang der ausgehenden Messwelle verzichtet werden. Wie bereits vorstehend erläutert, wird damit die Messgenauigkeit der interferometrischen Vorrichtung erhöht. Vorteilhafterweise ist der Zwischenwinkel derart dimensioniert, dass der Mittelpunkt der Wellenfront der ausgehenden Messwelle von der Ausbreitungsachse der Eingangswelle um mindestens 1 mm entfernt ist. Insbesondere sollte die Entfernung des Mittelpunkts der Wellenfront der ausgehenden Welle von der Ausbreitungsachse der Eingangswelle mindestens so groß wie der Durchmesser der Öffnung einer zur Erfassung der ausgehenden Messwelle verwendeten Lochblende sein. In einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform liegt der Mittelpunkt der ausgehenden Welle und der Mittelpunkt der Eingangswelle in einer sich quer zur Ausbreitungsrichtung der Eingangswelle erstreckenden Ebene und die Mittelpunkte haben den vorstehend genannten Abstand.
  • Um sicher zu stellen, dass weder die eingehende Welle von der Erfassungseinrichtung noch die ausgehende Messwelle von der Beleuchtungseinrichtung und damit das Interferenzmuster gestört wird, ist es vorteilhaft, wenn der Zwischenwinkel mindestens 0,15° beträgt.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Ausbreitungsrichtung der das diffraktive optische Element verlassenden eingehenden Messwelle gegenüber der Ausbreitungsrichtung der auf dem diffraktiven optischen Element eintreffenden reflektierten Eingangswelle verschwenkt ist. Damit wird der die Messwelle bildende Teil der Eingangswelle beim Durchlaufen des optischen Elements abgelenkt. Vorteilhafterweise entspricht der Verschwenkungswinkel der Hälfte des Zwischenwinkels zwischen der Ausbreitungsrichtung der ausgehenden Messwelle und der umgekehrten Ausbreitungsrichtung der Eingangswelle. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Ausbreitungsrichtung der das diffraktive optische Element verlassenden ausgehenden Messwelle gegenüber der Ausbreitungsrichtung der auf dem diffraktiven optischen Element eintreffenden reflektierten Messwelle verschwenkt ist. Auch hier ist es vorteilhaft, wenn der Verschwenkungswinkel der Hälfte des Zwischenwinkels entspricht. Damit kann die Eingangswelle z. B. schräg gegenüber der optischen Achse des diffraktiven optischen Elements eingestrahlt werden, woraufhin die von der diffraktiven optischen Element erzeugte eingehende Messwelle entlang der optischen Achse verläuft. Die Wellenfront der eingehenden Messwelle ist damit optimal auf die effektiven Reflexionsfläche des Testobjekts ausgerichtet. Eine Verkippung der Wellenfront der eingehenden Messwelle gegenüber der effektiven Reflexionsfläche des Testobjekts wird damit vermieden. Die vom Testobjekt reflektierte Messwelle wird daraufhin in ihrer Ausbreitungsrichtung vom diffraktiven optischen Element abermals abgelenkt, sodass die Eingangswelle und die ausgehende Messwelle um den vorgenannten Zwischenwinkel gegeneinander verschwenkt sind.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dazu eingerichtet, dass zumindest ein Teil der Eingangswelle beim Durchlaufen des diffraktiven optischen Elements, also in Transmission des optischen Elements, in die Messwelle umgewandelt wird, sowie dass die reflektierte Messwelle ebenfalls beim Durchlaufen des diffraktiven optischen Elements in die ausgehende Messwelle transformiert wird. Weiterhin unterscheidet sich der Strahlengang der das diffraktive optische Element durchlaufenden Strahlung der Eingangswelle von dem Strahlengang der das diffraktive optische Element durchlaufenden Strahlung der reflektierten Messwelle im diffraktiven optischen Element. Damit kann erreicht werden, dass der Strahlengang der Eingangswelle sich von dem Strahlengang der ausgehenden Messwelle in der interferometrischen Vorrichtung unterscheidet. Dies ermöglicht es wiederum, das Interferenzmuster mittels der Erfassungseinrichtung ohne zusätzliches Ablenkelement im Strahlengang der ausgehenden Messwelle zu erfassen.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das diffraktive optische Element ein holographisches optisches Element, insbesondere ein computergeneriertes Hologramm (CGH), aufweist. Ein derartiges holographisches optisches Element ermöglicht eine besonders genaue Anpassung der Wellenfront der Messwelle an die Sollform der effektiven Reflexionsfläche des Testobjekts. Dies gilt insbesondere für asphärische Oberflächen, wie etwa die Oberfläche asphärischer optischer Linsen.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Referenzwelle mittels des diffraktiven optischen Elements von der Eingangswelle abgezweigt wird. Das Abzweigungselement zum Abzweigen der Referenzwelle aus der Beleuchtungsstrahlung ist damit vorteilhafterweise in das diffraktive optische Element integriert. Die Abzweigung der Referenzwelle kann auf diese Art und Weise mit besonders geringem Aufwand bewerkstelligt werden.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das diffraktive optische Element dazu eingerichtet ist, die eingehende Messwelle aus einem das diffraktive optische Element durchlaufenden Teil der Eingangswelle und die Referenzwelle aus einem vom diffraktiven optischen Element reflektierten Teil der Eingangswelle zu erzeugen. Vorteilhafterweise ist das diffraktive optische Element als computergeneriertes Hologramm mit Doppelstruktur bzw. als zweifach kodiertes computergeneriertes Hologramm ausgebildet.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Beleuchtungseinrichtung eine Strahlungsquelle zum Erzeugen der Beleuchtungsstrahlung sowie einen daran angeschlossenen Lichtwellenleiter umfasst und der Lichtwellenleiter eine Austrittsfläche aufweist, von der die Beleuchtungsstrahlung als die Eingangswelle mit kugeloberflächenartiger Wellenfront austritt. Die Strahlungsquelle kann beispielsweise als Laser ausgeführt sein. Mit einen daran angeschlossenen Lichtwellenleiter kann die Beleuchtungsstrahlung an einen beliebigen Ort als Ursprungspunkt der kugelartigen Eingangswelle geführt werden. Vorteilhafterweise ist der Lichtwellenleiter als Monomode-Lichtleitfaser ausgeführt, deren Austrittsfläche als "punktförmige" Strahlungsquelle dient. Die Verwendung des Lichtwellenleiters ermöglicht die Erzeugung einer kugelartigen Eingangswelle ohne die Verwendung von Linsen.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Lichtwellenleiter einen Eingangsabschnitt sowie zwei Ausgangsabschnitte aufweist, der Eingangsabschnitt über eine Verzweigung mit den Ausgangsabschnitten verbunden ist, und der Lichtwellenleiter darauf ausgelegt ist, mittels der Verzweigung die Strahlung der Referenzwelle von der Beleuchtungsstrahlung in einen der Ausgangsabschnitte abzuzweigen, sowie mittels dem Ausgangsabschnitt an den Ort des Mittelpunkts der Wellenfront der ausgehenden Messwelle zu führen. In diesem Fall wird die Strahlung der Referenzwelle aus der Beleuchtungsstrahlung vor der Erzeugung der kugelartigen Eingangswelle mittels der Verzweigung des Lichtwellenleiters abgezweigt und daraufhin über eine Austrittsfläche des entsprechenden Ausgangsabschnitts als kugelartige Referenzwelle zur Interferenz mit der ausgehenden Messwelle bereitgestellt. Der Ort der Austrittsfläche definiert den Ursprung der kugelartigen Referenzwelle und damit den Mittelpunkt von dessen Wellenfront. Dadurch, dass die Referenzwelle im Bereich des Mittelpunkts der Wellenfron der ausgehenden Messwelle aus dem Lichtwellenleiter austritt, wird die Erzeugung eines aussagekräftigen Interferenzmusters zwischen der Referenzwelle und der ausgehenden Messwelle ermöglicht. Vorteilhafterweise wird als Lichtwellenleiter eine verzweigende Y-Monomodefaser verwendet. Die Abzweigung der Referenzwelle im Lichtwellenleiter hat den Vorteil, dass kein weiteres optisches Element im Strahlengang in der Eingangswelle zur Abzweigung der Referenzwelle angeordnet werden muss. Um mögliche Fehlereinflüsse auf die Messung durch klimatische Veränderungen und Luftbewegungen zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn die interferometrische Vorrichtung im Vakuum angeordnet wird.
  • Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn im Strahlengang der Eingangswelle zusätzlich zum diffraktiven optischen Element ein reflektierendes Element, insbesondere eine Fizeau-Linse, angeordnet ist, welches dazu eingerichtet ist, die Referenzwelle von der Eingangswelle durch Reflektion abzuzweigen. Damit durchläuft die Referenzwelle den Großteil des auch von der Eingangswelle bzw. der ausgehenden Messwelle durchlaufenden Raumbereichs in der interferometrischen Vorrichtung. In diesem Fall führen klimatische Veränderungen, Luftbewegungen, mechanische Veränderungen oder Vibrationen nicht zu erheblichen Fehlern im Messergebnis. Vorteilhafterweise wird das reflektierende Element mittels geeigneter Hilfsstrukturen auf dem diffraktiven Element genau positioniert.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das diffraktive optische Element eine erste diffraktive Justagestruktur zum Justieren des Testobjekts relativ zum diffraktiven optischen Element umfasst. Damit ist eine genaue Justage des Testobjekts relativ zum diffraktiven optischen Element möglich, um sicherzustellen, dass die Wellenfront des Messstrahls sehr genau auf die effektiven Reflexionsfläche des Testobjekts ausgerichtet ist. Dies erhöht die Messgenauigkeit die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielt werden kann.
  • Es ist ferner vorteilhaft, wenn die erste diffraktive Justagestruktur dazu eingerichtet ist, einen ersten Teilstrahl der Eingangswelle auf einen von dem diffraktiven optischen Element um einen Sollabstand entfernten Fokuspunkt zu fokussieren und den von der Oberfläche des in einer Näherungsstellung angeordneten Testobjekts zurück reflektierten ersten Teilstrahl mit der Referenzwelle zur Erzeugung eines ersten Justage-Interferenzmusters zu überlagern. Weiterhin ist vorteilhafterweise die Erfassungseinrichtung dazu eingerichtet, die Intensitätsverteilung des ersten Justage-Interferenzmusters zu erfassen, die Vorrichtung dazu eingerichtet, mittels der erfassten Intensitätsverteilung eine Abweichung der Näherungsstellung des Testobjekts von der erwünschten Teststellung zu ermitteln und daraufhin die Stellung des Testobjekts entsprechend zu korrigieren. Die Korrektur der Stellung des Testobjekts kann sowohl eine Korrektur der Lage, der Winkelstellung oder der Rotationsstellung des Testobjekts relativ zum diffraktiven optischen Element umfassen. Die erste diffraktive Justagestruktur ist vorzugsweise als computergeneriertes Hologramm ausgeführt, welches eine sphärische Welle erzeugt, deren Fokuspunkt im Sollabstand auf der Oberfläche des Testobjekts liegt. Durch Auswertung des mittels dem mit der ersten diffraktiven Justagestruktur erzeugten Interferenzmusters lässt sich sowohl der Abstand des Testobjekts vom diffraktiven optischen Element als auch die Kippstellung des Testobjekts relativ zum diffraktiven optischen Element um senkrecht zur optischen Achse des diffraktiven optischen Elements angeordnete Kippachsen justiert werden.
  • Vorteilhafterweise ist die erste diffraktive Justagestruktur dazu eingerichtet, den reflektierten ersten Teilstrahl mit der Referenzwelle zu überlagern, indem der reflektierte erste Teilstrahl die erste Justagestruktur durchläuft und dabei auf die Erfassungseinrichtung fokussiert wird. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die erste diffraktive Justagestruktur zwei Einzelstrukturen aufweist und der erste Teilstrahl auf dem Weg zum Testobjekt durch eine erste Einzelstruktur läuft sowie der am Testobjekt reflektierte Strahl durch die zweite Einzelstruktur läuft. Eine derartige Justagestruktur wird als zweifenstrige Justagestruktur bezeichnet. Alternativ kann auch der am Testobjekt reflektierte Strahl wieder durch die gleiche Einzelstruktur laufen, wie bereits der erste Teilstrahl auf dem Weg zum Testobjekt. Eine derartige Justagestruktur wird als einfenstrige Justagestruktur bezeichnet.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das diffraktive optische Element mehrere an unterschiedlichen Positionen angeordnete erste diffraktive Justagestrukturen, insbesondere drei erste diffraktive Justagestrukturen, aufweist. Damit ist es möglich, das Testobjekt hinsichtlich seiner Lage zum diffraktiven optischen Element in einer Vielzahl von Freiheitsgraden zu justieren. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Testobjekt mit einer reflektierenden Ausnehmung versehen ist und der erste Teilstrahl mittels der ersten Justagestruktur auf die Ausnehmung gerichtet wird. Damit ist die Justage des Testobjekts relativ zum diffraktiven optischen Element noch besser möglich. Vorzugsweise weist das Testobjekts mindestens zwei reflektierende Ausnehmungen auf und im diffraktiven optischen Element sind mindestens zwei erste Justagestrukturen vorgesehen, die Kugelwellen erzeugen, deren Fokuspunkte mit den Krümmungsmittelpunkten der jeweiligen Ausnehmung zusammenfallen (einfenstrige Justagestrukturen) oder in eine Solllage in relativer Nähe der Krümmungsmittelpunkte fallen (zweifenstrige Justagestrukturen). Die von einer der reflektierenden Ausnehmungen zurück reflektierten Wellen liefern jeweils ein Maß für die Dezentrierung des Testobjekts in der Ebene senkrecht zur optischen Achse des diffraktiven optischen Elements. Mittels zweier reflektierender Ausnehmungen auf dem Testobjekt und der dazugehörigen ersten Justagestrukturen lässt sich damit auch die Azimutlage des Testobjekts bezüglich der optischen Achse des diffraktiven optischen Elements bestimmen. Damit können mittels dreier erster Justagestrukturen alle Freiheitsgrade des Testobjekts in Bezug auf das diffraktive optische Element justiert werden.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Beleuchtungseinrichtung und die Erfassungseinrichtung über ein Ein/Austrittsmodul miteinander verbunden sind, welches einen Austrittsbereich der Eingangswelle aus der Beleuchtungseinrichtung und einen Eintrittsbereich für die ausgehende Messwelle in die Erfassungseinrichtung aufweist, und das diffraktive optische Element eine zweite diffraktive Justagestruktur zum Justieren der Relativstellung zwischen dem diffraktiven optischen Element und dem Ein/Austrittsmodul umfasst. Vorzugsweise ist das Justagemodul als Platte ausgeführt und enthält die Blendenöffnung der Erfassungseinrichtung sowie eine Austrittsfläche der Beleuchtungseinrichtung, aus der die Eingangswelle entspringt.
  • Darüber hinaus ist es zweckmäßig, wenn das diffraktive optische Element zunächst relativ zum Ein/Austrittsmodul in einer Näherungsstellung angeordnet wird, ein zweiter Teilstrahl der Eingangswelle mittels der zweiten diffraktiven Justagestruktur auf einen reflektierenden Bereich des Ein/Austrittsmoduls reflektiert wird, von dem reflektierenden Bereich Ein/Austrittsmoduls auf die zweite Justagestruktur zurück reflektiert wird, von dieser auf den Eintrittsbereich des Ein/Austrittsmoduls reflektiert wird und mit der Referenzwelle zur Erzeugung eines zweiten Justage-Interferenzmusters überlagert wird. Weiterhin ist die Erfassungseinrichtung vorteilhafterweise dazu eingerichtet, die Intensitätsverteilung des zweiten Justage-Interferenzmusters zu erfassen. Mittels der erfassten Intensitätsverteilung kann dann eine Abweichung der Näherungsstellung des diffraktiven optischen Elements von einer Messstellung ermittelt werden und daraufhin die Stellung des diffraktiven optischen Elements relativ zum Justagemodul entsprechend korrigiert werden. Vorzugsweise wird der zweite Teilstrahl mit der Referenzwelle überlagert, indem der von dem reflektierenden Bereich des Justagemoduls zurück reflektierte zweite Teilstrahl auf den Eintrittsbereich des Justagemoduls reflektiert wird. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das diffraktive optische Element mehrere an unterschiedlichen Positionen angeordnete zweite Justagestrukturen, insbesondere zwei zweite Justagestrukturen aufweist, und für jede der zweiten Justagestrukturen ein reflektierender Bereich auf dem Justagemodul vorgesehen ist. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn mindestens zwei reflektierende Bereiche des Justagemoduls als Ausnehmungen ausgebildet sind. Um alle sechs Freiheitsgrade des Justagemoduls relativ zum diffraktiven optischen Element zu justieren, ist es vorteilhaft auf dem Justagemodul mindestens zwei als sphärische Ausnehmungen ausgebildete reflektive Bereiche sowie einen reflektierenden ebenen Bereich vorzusehen. Alternativ können auch drei reflektive sphärische Einsenkungen vorgesehen sein. Damit kann das Justagemodul sehr genau bezüglich des diffraktiven optischen Elements justiert werden, wodurch die Messgenauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter verbessert wird.
  • Die bezüglich der vorstehend aufgeführten vorteilhaften Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegebenen Merkmale können entsprechend auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden und umgekehrt. Die sich daraus ergebenden vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung sollen von der Offenbarung der Erfindung ausdrücklich umfasst sein.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
  • 2 eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
  • 3 eine Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
  • 4 eine Darstellung eines Details D der Vorrichtungen gemäß der 1 bis 3,
  • 5 eine Darstellung eines in den Vorrichtungen gemäß der 1 bis 3 verwendeten diffraktiven optischen Elements mit ersten Justagestrukturen zum Justieren eines Testobjekts,
  • 6 eine einer Veranschaulichung einer Justage eines diffraktiven optischen Elements gegenüber einem Ein/Austrittsmodul dienende teilweise Darstellung einer der Vorrichtungen gemäß 1 bis 3 in einer ersten Ausführungsform,
  • 7 eine der Veranschaulichung einer Justage eines diffraktiven optischen Elements gegenüber einem Ein/Austrittsmodul dienende teilweise Darstellung einer der Vorrichtungen gemäß der 1 bis 3 in einer zweiten Ausführungsform,
  • 8 eine der Veranschaulichung einer Justage eines diffraktiven optischen Elements gegenüber einem Ein/Austrittsmodul dienende teilweise Darstellung einer der Vorrichtungen gemäß der 1 bis 3 in einer dritten Ausführungsform, sowie
  • 9 eine der Veranschaulichung einer Justage eines diffraktiven optischen Elements gegenüber einem Ein/Austrittsmodul dienende teilweise Darstellung einer der Vorrichtungen gemäß 1 bis 3 in einer vierten Ausführungsform.
  • 10 ein mittels einer der Vorrichtungen nach den 1 bis 3 vermessbares Testobjekt mit einer Transmissionsoptik in Katzenaugenstellung sowie einem reflektierenden Element,
  • 11 das Testobjekt gemäß 10, bei der die Transmissionsoptik in Autokollimationsstellung angeordnet ist.
  • In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 in Gestalt eines linsenlosen Interferometers dargestellt. Die Vorrichtung 10 dient zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum interferometrischen Bestimmen einer Abweichung einer tatsächlichen Form einer effektiven Reflexionsfläche in Form einer reflektierenden Oberfläche 12 eines Testobjekts 14 von einer Sollform der Oberfläche 12. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Beleuchtungseinrichtung 16, ein diffraktives optisches Element 18 in Gestalt einer computergenerierten Hologramm-Struktur (CGH-Struktur), eine zeichnerisch nicht dargestellte Halteeinrichtung zum Halten des Testobjekts sowie eine Erfassungseinrichtung 20. Das diffraktive optische Element 18 erstreckt sich senkrecht zu seiner optischen Achse 19.
  • Die Beleuchtungseinrichtung 16 umfasst eine Strahlungsquelle 22 in Gestalt eines Lasers. Die Strahlungsquelle 22 erzeugt elektromagnetische Beleuchtungsstrahlung 24 in Form von sichtbarem kohärentem Licht. Vorzugsweise ist die elektromagnetische Beleuchtungsstrahlung 24 im Wesentlichen monochromatisch. Weiterhin umfasst die Beleuchtungseinrichtung 16 einen Lichtwellenleiter 26 in Gestalt einer Monomode-Lichtleitfaser. Der Lichtwellenleiter 26 ist an die Strahlungsquelle 22 angeschlossen und führt die elektromagnetische Beleuchtungsstrahlung 24 zu einer Austrittsfläche 28 des Lichtwellenleiters 26. Die Austrittsfläche 28 dient als "punktförmige" Lichtquelle. Die elektromagnetische Beleuchtungsstrahlung 24 tritt aus der Austrittsfläche 28 als Eingangswelle 30 mit einer kugeloberflächenförmigen Wellenfront und damit als expandierende Kugelwelle, deren Ursprung 29 auf der Austrittsfläche liegt, aus. Dabei breitet sich die Eingangswelle 30 entlang einer Ausbreitungsachse 31 aus, die auf das diffraktive optische Element 18 gerichtet ist. Zwischen der Austrittsfläche 28 und dem diffraktiven optischen Element 18 befindet sich kein optisches Element, wie etwa eine Linse. Damit verläuft die Eingangswelle 30 zwischen der Beleuchtungseinrichtung 16 und dem diffraktiven optischen Element 18 geradlinig.
  • Das diffraktive optische Element 18 weist eine Doppelstruktur auf. Mittels der Doppelstruktur wird ein Teil der Eingangswelle 30 vom diffraktiven optischen Element 18 reflektiert und ein anderer Teil transmittiert. Der reflektierte Teil der Eingangswelle 30 dient als Referenzwelle 32. Die Referenzwelle 32 weist ebenfalls eine kugeloberflächenförmige Wellenfront auf und konvergiert zur Erfassungseinrichtung 20 hin. Die Erfassungseinrichtung 20 umfasst eine Blende 34 in Form einer Lochblende mit einer Blendenöffnung 36. Die Blende 34 ist Teil eines Ein/Austrittsmoduls 37 in Form einer Platte, welche die Austrittsfläche 28 der Beleuchtungseinrichtung 16 mit umfasst.
  • Die Erfassungseinrichtung 20 umfasst weiterhin einen ortsauflösenden flächenhaften Detektor in Form eines CCD-Detektors 38. Die Referenzwelle 32 konvergiert auf einen Mittelpunkt 40 der Referenzwelle 32 hin. Dieser ist der Mittelpunkt der kugeloberflächenförmigen Wellenfront der Referenzwelle 32. Die Referenzwelle 32 ist derart ausgerichtet, dass ihr Mittelpunkt 40 innerhalb der Blendenöffnung 36 liegt. Der vom diffraktiven optischen Element 18 transmittierte Teil der Eingangswelle 30 wird vom diffraktiven optischen Element 18 in eine eingehende Messwelle 42 umgewandelt. Dabei wird die kugeloberflächenförmige Wellenfront der Eingangswelle 30 an die Sollform der Oberfläche 12 des Testobjekts 14 angepasst. Die Sollform ist eine für das gegebene Testobjekt 14 angestrebte Oberflächenform, die in der Regel asphärisch ist. Die Sollform muss keine Rotationseigenschaften aufweisen und kann daher als beliebige Freiformfläche ausgebildet sein. Die eingehende Messwelle 42 wird an der Oberfläche 12 des Testobjekts 14 reflektiert und nach ihrer Reflektion als reflektierte Messwelle 44 bezeichnet. Die Wellenfront der reflektierten Messwelle 44 unterscheidet sich von der Wellenfront der eingehenden Messwelle 42 durch die Abweichungen der Oberfläche 12 des Testobjekts 14 von der Sollform. In bestimmten Fällen kann die Oberfläche 12 bereits eine der Form der Eingangswelle 30 entsprechende Form aufweisen. in diesem Fall kann das optische Element 18 so konfiguriert sein, dass die Eingangswelle 30 beim Durchtritt durch das optische Element 18 nicht hinsichtlich ihrer Wellenfront verändert wird.
  • Die reflektierte Messwelle 44 durchläuft daraufhin das diffraktive optische Element 18 und wird von diesem in eine ausgehende Messwelle 46 mit kugeloberflächenartiger Wellenfront transformiert. Die Wellenfront der ausgehenden Messwelle 46 weicht von der Kugeloberflächenform lediglich um die Abweichungen der Oberfläche 12 des Testobjekts von der Sollform ab. Eine Ausbreitungsrichtung 48 der ausgehenden Messwelle 46 ist gegenüber einer Ausbreitungsrichtung 50 der Eingangswelle 30 um einen Zwischenwinkel α verschwenkt. Der Zwischenwinkel α ist derart dimensioniert, dass ein Mittelpunkt 52 der ausgehenden Messwelle 46 derart weit von der Ausbreitungsachse 31 der Eingangswelle 30 entfernt ist, dass mittels der Erfassungseinrichtung 20 ein durch Überlagerung der Referenzwelle 32 mit der ausgehenden Messwelle 46 erzeugtes Interferenzmuster ohne Störung der Eingangswelle 30 erfasst werden kann. Der Zwischenwinkel α beträgt vorzugsweise mindestens 0,15°.
  • Der Strahlengang der ausgehenden Messwelle 46 entspricht dem Strahlengang der Referenzwelle 32. Damit stimmt der Mittelpunkt 52 der ausgehenden Messwelle 46 mit dem Mittelpunkt 40 der Referenzwelle 32 überein und liegt ebenfalls innerhalb der Blendenöffnung 36. Die Intensitätsverteilung des durch die Überlagerung der Referenzwelle 32 mit der ausgehenden Messwelle 46 erzeugten Interferenzmusters bzw. Interferogramms wird mittels dem CCD-Detektor 38 erfasst. Daraufhin wird aus der erfassten Intensitätsverteilung mittels einer zeichnerisch nicht dargestellten Auswertungseinrichtung eine Abweichung der tatsächlichen Form der Oberfläche 12 von der Sollform bestimmt. Dazu wird zunächst die erfasste Intensitätsverteilung des Interferogramms mittels numerischer Interpolation verarbeitet und damit scharf "scharf gerechnet".
  • 4 zeigt ein Detail D der Vorrichtung 10 gemäß 1 zur Veranschaulichung des Verlaufs der das diffraktive optische Element 18 durchlaufenden Strahlen. Zur vereinfachten Darstellung ist daher die reflektierte Referenzwelle 32 nicht dargestellt. Aus 4 ist ersichtlich, dass die Ausbreitungsrichtung 50 der Eingangswelle 30 gegenüber der Ausbreitungsrichtung 54 der eingehenden Messwelle 42 um α/2 verschwenkt ist. Darüber hinaus ist die Ausbreitungsrichtung 48 der ausgehenden Messwelle 46 gegenüber der Ausbreitungsrichtung 56 der auf dem diffraktiven optischen Element 18 eintreffenden reflektierten Messwelle 44 ebenfalls um α/2 verschwenkt. Das diffraktive optische Element 18 ist also gestaltet, um die durch sie hindurch laufenden Wellen jeweils um den halben Zwischenwinkel α/2 zu verschwenken. Dies führt dazu, dass wie vorstehend beschrieben, die Ausbreitungsrichtung 48 der ausgehenden Messwelle 46 gegenüber der Ausbreitungsrichtung 50 der Eingangswelle 30 um den vollen Zwischenwinkel α verschwenkt ist. Wie ebenfalls in 4 zu sehen ist, folgt aus der ablenkenden Eigenschaft des diffraktiven optischen Elements 18, dass der Strahlengang der das diffraktive optische Element 28 durchlaufenden Strahlung der Eingangswelle 30 sich von dem Strahlengang der das diffraktive optische Element 28 durchlaufenden Strahlung der reflektierten Messwelle 44 im diffraktiven optischen Element 18 unterscheidet.
  • 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Diese unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 darin, dass das diffraktive optische Element 18 die Eingangswelle 30 nicht reflektiert. Vielmehr ist gemäß der Ausführungsform nach 2 der Lichtwellenleiter 26 als verzweigende y-Monomodefaser ausgeführt, die einen Eingangsabschnitt 58 aufweist, der sich über eine Verzweigung 60 in einen ersten Ausgangsabschnitt 62 und einen zweiten Ausgangsabschnitt 64 verzweigt. Mittels der Verzweigung 60 wird ein Teil der von der Strahlungsquelle 22 erzeugten Beleuchtungsstrahlung 24 in den zweiten Ausgangsabschnitt 64 abzweigt und an einer Austrittsfläche 66 des zweiten Ausgangsabschnitts 64 als kugelförmige Referenzwelle 32 mit ihrem Ursprung, d. h. ihrem Mittelpunkt 40 in unmittelbarer Nähe der Blendenöffnung 36 auf den CCD-Detektor 38 eingestrahlt. Der Abstand zwischen dem Mittelpunkt 40 der Referenzwelle 32 und dem Mittelpunkt 52 der ausgehenden Messwelle 46 liegt vorzugsweise im Bereich eines typischen Durchmessers der Blendenöffnung 36 von z. B. 2–3 mm. Der erste Ausgangsabschnitt 62 führt die Beleuchtungsstrahlung 24 zur Austrittsfläche 28 am Ein/Austrittsmodul 37.
  • 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in 2 gezeigten Ausführungsform darin, dass die Strahlung für die Referenzwelle 32 nicht bereits im Lichtwellenleiter 26 von der Beleuchtungsstrahlung 24 abzweigt wird, sondern dazu ein reflektierendes Element 68 in Gestalt einer Fizeau-Linse vorgesehen ist. Das reflektierende Element 68 ist im Strahlengang der Eingangswelle 30 angeordnet. Ein Teil der Strahlung der Eingangswelle 30 wird von dem reflektierenden Element 68 als Referenzwelle 32 zur Blende 34 reflektiert. Die Referenzwelle 32 ist dabei wie auch in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 eine Kugelwelle, deren Mittelpunkt 40 innerhalb der Blendenöffnung 36 liegt. Das in 4 dargestellte und vorstehend erläuterte Detail D ist auch in den Vorrichtungen 10 gemäß 2 und 3 enthalten.
  • 10 und 11 zeigen eine alternative Ausführungsform eines mittels der in den 1 bis 3 gezeigten erfindungsgemäßen Vorrichtungen 10 vermessbaren Testobjekts 12. Dieses Testobjekt 12 umfasst eine Transmissionsoptik 94 in Gestalt einer Linse sowie ein hinter der Transmissionsoptik angeordnetes reflektierendes Element 96 in Gestalt eines Spiegels. In 10 ist die Transmissionsoptik 94 in Katzenaugenstellung angeordnet, in 11 in Autokollimationsstellung. Auch Zwischenstellungen sind möglich. Bei Ausführung des erfindungsgemäßen Messverfahrens durchläuft die eingehende Messwelle 42 zunächst die Transmissionsoptik 94, wird daraufhin an dem reflektierenden Element 96 reflektiert und durchläuft abermals die Transmissionsoptik 94, um dann als reflektierte Messwelle 44 zum diffraktiven optischen Element 18 zu laufen. Ziel ist es, die Transmissionsoptik 94 im Durchtritt zu vermessen. Im Ergebnis wird die Abweichung einer tatsächlichen Form einer effektiven Reflexionsfläche des Testobjekts 14 von einer Sollform gemessen, wobei die effektive Reflexionsfläche eine virtuelle Reflexionsfläche ist, die die Wirkung des Testobjekts 14 auf die eingehende Messwelle 42 simuliert. Die nicht in den 10 und 11 eingezeichnete effektive Reflexionsfläche ist die Reflexionsfläche eines virtuellen Spiegels, die so geformt ist, dass die Wellenfront der eingehenden Messwelle 42 bei Durchlaufen der Transmissionsoptik 94 und Reflexion an dem reflektierenden Element 96 die gleiche Veränderung erfährt wie die Wellenfront der eingehenden Messwelle 42 bei Durchlaufen des Testobjekts 14, d. h. Durchlaufen der Transmissionsoptik 94, Reflektion an dem reflektierenden Element 96 und abermaligem Durchlaufen der Transmissionsoptik 94. Aus dem Verlauf der effektiven Reflexionsfläche lässt sich eine Abweichung der Verteilung der optischen Weglänge 98 durch die Transmissionsoptik 94 quer zur optischen Achse 19 von einer Sollverteilung ermitteln.
  • 5 zeigt eine Ausführungsform eines in einer der Ausführungsbeispiele der Vorrichtung 10 gemäß den 1 bis 3 verwendeten diffraktiven optischen Elements 18. Das diffraktive optische Element 18 umfasst eine diffraktive Hauptstruktur 70 zum Umwandeln eines transmittierten Teils der Eingangswelle 30 in die eingehende Messwelle 42 und Reflektieren eines weiteren Teils der Eingangswelle 30 als Referenzwelle 32. Das diffraktive optische Element 18 gemäß 5 umfasst einen die diffraktive Hauptstruktur 70 umgebenden Randbereich 72. Dieser enthält drei erste diffraktive Justagestrukturen 74a, 74b sowie 74c. Diese dienen zum Justieren der Stellung des Testobjekts 14 relativ zum diffraktiven optischen Element 18. Beim Justieren des Testobjekts 14 ist dieses zunächst in einer Nährungsstellung angeordnet.
  • Zum Einstellen eines Abstandes z des Testobjekts 14 von dem diffraktiven optischen Element 18 gemäß dem in 5 gezeigten Koordinatensystem wird ein erster Teilstrahl 76 der Eingangswelle 30 mittels der ersten Justagestruktur 74a auf einen von dem diffraktiven optischen Element 18 um einen Sollabstand entfernten Fokuspunkt 78 fokussiert. Der erste Teilstrahl 76 wird von der Oberfläche 12 des Testobjekts 14 reflektiert sowie mit der Referenzwelle 32 zur Erzeugung eines ersten Justageinterferenzmusters überlagert. Die sich ergebende Intensitätsverteilung wird mittels der Erfassungseinrichtung 20 erfasst und daraufhin eine Abweichung der Näherungsstellung des Testobjekts 14 von der erwünschten Teststellung hinsichtlich der Lage des Testobjekts 14 in z-Richtung ermittelt und daraufhin dessen z-Position entsprechend korrigiert. Die Kippung x und y wird vorzugsweise durch die Anzahl der Streifen auf der Oberfläche 12 des Testobjekts 14 kontrolliert und bei Bedarf nachjustiert. Die vorstehend beschriebene Funktion der ersten diffraktiven Justagestruktur 74a wird auch als "Katzenaugenfunktion" bezeichnet.
  • Die zwei weiteren ersten diffraktiven Justagestrukturen 74b und 74c dienen der Justage des Testobjekts 14 hinsichtlich seiner Dezentrierung in x- und y-Richtung und seiner Azimutlage hinsichtlich der diffraktiven optischen Struktur 18. Das Testobjekt 14 ist am Rand seiner Oberfläche 12 mit mindestens zwei reflektierenden sphärischen Einsenkungen bzw. Ausnehmungen 80 versehen, die als Referenzflächen dienen. Die beiden weiteren ersten diffraktiven Justagestrukturen 74b und 74c erzeugen jeweils Kugelwellen. Die Fokuspunkte 81 der Kugelwellen fallen in dem Fall, in dem die ersten diffraktiven Justagestrukturen 74b und 74c als nachstehend erläuterte einfenstrige Strukturen ausgebildet sind, mit den Krümmungsmittelpunkten der Ausnehmungen 80 zusammen. Bei ebenfalls nachstehend erörterten sogenannten zweifenstrigen Strukturen fallen die Fokuspunkte der mittels der ersten Justagestrukturen 74b und 74c erzeugten Kugelwellen in eine Solllage in relativer Nähe der Krümmungsmittelpunkte der kugelförmigen reflektierenden Ausnehmungen 80. Die entsprechend reflektierten Wellen durchlaufen die korrespondieren ersten Justagestrukturen 74b bzw. 74c und werden dabei durch die Blendenöffnung 36 auf den CCD-Detektor 38 gelenkt, wo sie mit der Referenzwelle 32 interferieren. Jede der mindestens zwei ersten Justagestrukturen 74b und 74c liefert ein Maß für die Dezentrierung der Oberfläche 12 des Testobjekts 14 sowohl in x als auch in y-Richtung. Auch lässt sich mittels mindestens zwei derartigen Justagestrukturen die Azimutlage der Oberfläche 12 bestimmen. Die Justagestrukturen 74b und 74c bieten zusätzlich die Möglichkeit, den Abstand und die Kippungen zu kontrollieren, falls die sphärischen Ausnehmungen 80 mit entsprechender Präzision gefertigt sind.
  • Die ersten Justagestrukturen 74a, 74b sowie 74c können jeweils entweder als sogenannte einfenstrige Strukturen oder als zweifenstrige Strukturen ausgebildet sein. Die in 5 dargestellten ersten diffraktiven Justagestrukturen 74a, 74b sowie 74c sind jeweils als einfenstrige Justagestrukturen ausgebildet. In diesem Fall durchläuft der jeweilige von der Eingangswelle 30 abzweigte erste Teilstrahl 76 zunächst die jeweilige erste Justagestruktur 74a, 74b bzw. 74c sowie nach dessen Reflektion an der Oberfläche 12 des Testobjekts 14 wieder dieselbe Stelle der jeweiligen Justagestruktur. Im Fall von zweifenstrigen Justagestrukturen weisen diese jeweils zwei voneinander getrennte Einzelstrukturen auf, wobei der erste Teilstrahl 76 auf dem Weg zum Testobjekt 14 durch eine erste Einzelstruktur läuft sowie der am Testobjekt 14 reflektierte Teilstrahl 76 dann durch eine zweite Einzelstruktur läuft.
  • Die 6 bis 9 dienen zur Veranschaulichung der Justage des diffraktiven optischen Elements 18 gegenüber dem Ein/Austrittsmodul 37, welches die Austrittsfläche 28 des Lichtwellenleiters 26 sowie die Blendenöffnung 36 zum Eintritt der ausgehenden Messwelle 46 in die Erfassungseinrichtung 20 umfasst. Zur Justage des diffraktiven optischen Elements 18 gegenüber dem Ein/Austrittsmodul 37 weist das diffraktive optische Element 18 mindestens eine zweite diffraktive Justagestruktur 82 auf. Das diffraktive optische Element 18 wird zunächst relativ zum Ein/Austrittsmodul 37 in einer Näherungsstellung angeordnet. Ein zweiter Teststrahl 84 der Eingangswelle 30 wird mittels der zweiten diffraktiven Justagestruktur 82 auf einen reflektierenden Bereich des Ein/Austrittsmoduls 37 reflektiert. Dabei kann der reflektierende Bereich als reflektierende sphärische Ausnehmung 86, wie in den 6 und 9 gezeigt, oder als ebener reflektierender Bereich 88 wie in den 7 und 8 gezeigt, ausgeführt sein. Die Strahlung wird vom reflektierenden Bereich 86 bzw. 88 auf die zweite diffraktive Justagestruktur 82 zurückreflektiert, von wo sie die Blendenöffnung 36 reflektiert wird und mit der Referenzwelle 32 zur Erzeugung eines zweiten Justage-Interferenzmusters überlagert wird.
  • Die Intensitätsverteilung des zweiten Justage-Interferenzmusters wird mittels der Erfassungseinrichtung 20 erfasst und daraus eine Abweichung der Näherungsstellung des diffraktiven optischen Elements 18 von einer erwünschten Messstellung ermittelt. Danach wird die Relativstellung zwischen dem diffraktiven optischen Element 18 und dem Ein/Austrittsmodul 37 entsprechend korrigiert. Um alle sechs Freiheitsgrade des Ein/Austrittsmoduls 37 zu bestimmen, werden mindestens drei an unterschiedlichen Positionen des Randbereichs 72 des diffraktiven optischen Elements 18 angeordnete zweite diffraktive Justagestruktur 82 benötigt. Weiterhin sind entsprechend zwei reflektierende bzw. verspiegelte sphärische Ausnehmungen 86 und ein reflektierender ebener Bereich 88 auf dem Ein/Austrittsmodul 37 vorzusehen. Alternativ können auch zwei reflektierende sphärische Ausnehmungen 86 sowie drei ebene reflektierende Bereiche 88 verwendet werden.
  • Die 6 und 7 zeigen jeweils eine zweite diffraktive Justagestruktur 82 in einfenstriger Ausführung. Wie auch bei den ersten diffraktiven Justagestrukturen 74a, 74b sowie 74c, können die zweiten diffraktiven Justagestrukturen 82 auch als zweifenstrige Strukturen ausgeführt sein. Ein entsprechender Strahlverlauf des zweiten Teilstrahls 84 für eine derartige zweifenstrige Ausführung ist in 8 und 9 zum einen am Beispiel eines ebenen reflektierenden Bereichs 88 am Ein/Austrittsmodul 37 und zum anderen am Beispiel einer reflektierenden sphärischen Ausnehmung 86 am Ein/Austrittsmodul 37 gezeigt. In der zweifenstrigen Ausführung weist die zweite diffraktive Justagestruktur 82 zwei Einzelstrukturen, nämlich eine erste Einzelstruktur 90 sowie eine zweite Einzelstruktur 92 auf. Der zweite Teilstrahl 84 wird mittels der ersten Einzelstruktur 90 auf den reflektierenden Bereich 86 bzw. 88 des Ein/Austrittsmoduls 37 reflektiert. Der von dem reflektierenden Bereich 86 bzw. 88 zurückreflektierte zweite Teilstrahl wird mittels der zweiten Einzelstruktur 92 auf die Blendenöffnung 36 reflektiert.
  • 10
    Vorrichtung
    12
    Oberfläche
    14
    Testobjekt
    16
    Beleuchtungseinrichtung
    18
    diffraktives optisches Element
    19
    optische Achse
    20
    Erfassungseinrichtung
    22
    Strahlungsquelle
    24
    elektromagnetische Beleuchtungsstrahlung
    26
    Lichtwellenleiter
    28
    Austrittsfläche
    29
    Ursprung der Eingangswelle
    30
    Eingangswelle
    31
    Ausbreitungsachse der Eingangswelle
    32
    Referenzwelle
    34
    Blende
    36
    Blendenöffnung
    37
    Ein/Austrittsmodul
    38
    CCD-Detektor
    40
    Mittelpunkt der Referenzwelle
    42
    eingehende Messwelle
    44
    reflektierte Messwelle
    46
    ausgehende Messwelle
    48
    Ausbreitungsrichtung der ausgehenden Messwelle
    50
    Ausbreitungsrichtung der Eingangswelle
    52
    Mittelpunkt der ausgehenden Messwelle
    54
    Ausbreitungsrichtung der eingehenden Messwelle
    56
    Ausbreitungsrichtung der reflektierten Messwelle
    58
    Eingangsabschnitt
    60
    Verzweigung
    62
    erster Ausgangsabschnitt
    64
    zweiter Ausgangsabschnitt
    66
    Austrittsfläche
    68
    reflektierendes Element
    70
    diffraktive Hauptstruktur
    72
    Randbereich
    74a
    erste diffraktive Justagestruktur
    74b
    erste diffraktive Justagestruktur
    74c
    erste diffraktive Justagestruktur
    76
    erster Teilstrahl
    78
    Fokuspunkt
    80
    reflektierende sphärische Ausnehmung
    82
    zweite diffraktive Justagestruktur
    84
    zweiter Teilstrahl
    86
    reflektierende sphärische Ausnehmung
    88
    ebener reflektierender Bereich
    90
    erste Einzelstruktur
    92
    zweite Einzelstruktur
    94
    Transmissionsoptik
    96
    reflektierendes Element
    98
    optische Weglänge

Claims (38)

  1. Verfahren zum interferometrischen Bestimmen einer Abweichung einer tatsächlichen Form einer effektiven Reflexionsfläche (12) eines Testobjekts (14) von einer Sollform der effektiven Reflexionsfläche (12), bei dem – mittels einer Beleuchtungseinrichtung (16) elektromagnetische Beleuchtungsstrahlung (24) erzeugt wird und als Eingangswelle (30) bereitgestellt wird, – die Eingangswelle (30) ein diffraktives optisches Element (18) durchläuft und als eingehende Messwelle (42) verlässt, wobei beim Durchlaufen des optischen Elements (18) die Wellenfront der Eingangswelle (30) derart transformiert wird, dass die Wellenfront der eingehenden Messwelle (42) an die Sollform der effektiven Reflexionsfläche (12) angepasst ist, – das Testobjekt (14) in einer Teststellung angeordnet wird, in der die eingehende Messwelle (42) von der effektiven Reflexionsfläche (12) des Testobjekts (14) als reflektierte Messwelle (44) zum diffraktiven optischen Element (18) zurück reflektiert wird, – die reflektierte Messwelle (44) das diffraktive optische Element (18) durchläuft und als ausgehende Messwelle (46) verläßt, wobei die Ausbreitungsrichtung (48) der ausgehenden Messwelle (46) bei Austritt aus dem diffraktiven optischen Element (18) gegenüber der umgekehrten Ausbreitungsrichtung (50) der Eingangswelle (30) bei Eintritt in das diffraktive optische Element (18) verschwenkt ist, – von der Beleuchtungsstrahlung (24) eine Referenzwelle (32) derart abgezweigt wird, dass die Referenzwelle (32) mit der ausgehenden Messwelle (46) interferiert, sowie – eine Intensitätsverteilung eines durch die Interferenz der Referenzwelle (32) mit der ausgehenden Messwelle (46) erzeugten Interferenzmusters mittels einer Erfassungseinrichtung (20) erfasst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenfront der reflektierten Messwelle (44) beim Durchlaufen des diffraktiven optischen Elements (18) transformiert wird.
  3. Verfahren zum interferometrischen Bestimmen einer Abweichung einer tatsächlichen Form einer effektiven Reflexionsfläche (12) eines Testobjekts (14) von einer Sollform der effektiven Reflexionsfläche (12), insbesondere nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem – mittels einer Beleuchtungseinrichtung (16) elektromagnetische Beleuchtungsstrahlung (24) erzeugt wird und als Eingangswelle (30) bereitgestellt wird, – die Eingangswelle (30) ein diffraktives optisches Element (18) durchläuft und als eingehende Messwelle (42) verläßt, deren Wellenfront an die Sollform der effektiven Reflexionsfläche (12) angepasst ist, – das Testobjekt (14) in einer Teststellung angeordnet wird, in der die eingehende Messwelle (42) von der effektiven Reflexionsfläche (12) des Testobjekts (14) als reflektierte Messwelle (44) zum diffraktiven optischen Element (18) zurück reflektiert wird, – die reflektierte Messwelle (44) das diffraktive optische Element (18) durchläuft und als ausgehende Messwelle (46) mit gegenüber der reflektierten Messwelle (44) transformierter Wellenfront verläßt, wobei die Ausbreitungsrichtung (48) der ausgehenden Messwelle (46) bei Austritt aus dem diffraktiven optischen Element (18) gegenüber der umgekehrten Ausbreitungsrichtung (50) der Eingangswelle (30) bei Eintritt in das diffraktive optische Element (18) verschwenkt ist, – von der Beleuchtungsstrahlung (24) eine Referenzwelle (32) derart abgezweigt wird, dass die Referenzwelle (32) mit der ausgehenden Messwelle (46) interferiert, sowie – eine Intensitätsverteilung eines durch die Interferenz der Referenzwelle (32) mit der ausgehenden Messwelle (46) erzeugten Interferenzmusters mittels einer Erfassungseinrichtung (20) erfasst wird.
  4. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der erfassten Intensitätsverteilung eine Abweichung der tatsächlichen Form der effektiven Reflexionsfläche (12) von der Sollform bestimmt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung der Abweichung der tatsächlichen Form der effektiven Reflexionsfläche (12) von der Sollform zunächst die erfasste Intensitätsverteilung des Interferogramms mittels numerischer Interpolation verarbeitet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Testobjekt (14) eine zumindest teilweise reflektierende Oberfläche (12) aufweist und die effektive Refelexionsfläche (12) des Testobjekts (14) die reflektierende Oberfläche (12) ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Testobjekt (14) eine Transmissionsoptik (94) und ein reflektierendes Element (96) umfasst, sowie die eingehende Messwelle (42) bei der Reflexion an der effektiven Reflexionsfläche (12) die Transmissionsoptik (94) durchläuft und an dem reflektierenden Element (96) reflektiert wird, wobei die effektive Reflexionsfläche (12) eine virtuelle Reflexionsfläche ist, die die Wirkung des Testobjekts auf die eingehende Messwelle (42) simuliert.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus der bestimmten Abweichung der tatsächlichen Form der effektiven Reflexionsfläche (12) von der Sollform eine Abweichung einer tatsächlichen optischen Weglänge (98) durch die Transmissionsoptik (94) von einem Sollwert für die optische Weglänge bestimmt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (30) von der Beleuchtungseinrichtung (16) mit einer kugeloberflächenartigen Wellenfront bereitgestellt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die ausgehende Messwelle (46) als auch die Referenzwelle (32) jeweils eine kugeloberflächenartige Wellenfront aufweisen und der Mittelpunkt (40) der Wellenfront der Referenzwelle (32) im Bereich des Mittelpunkts (52) der Wellenfront der ausgehenden Messwelle (46) liegt.
  11. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (20) eine Blende (34), insbesondere eine Lochblende, mit einer Blendenöffnung (36) umfasst, und die Blende (34) derart angeordnet ist, dass der Mittelpunkt (40) der Wellenfront der ausgehenden Messwelle (46) innerhalb der Blendenöffnung (36) liegt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (30) von der Beleuchtungseinrichtung (16) derart bereitgestellt wird, dass der Ursprung (29) ihrer kugeloberflächigenartigen Wellenfront in der Ebene der Blende (34) angeordnet ist.
  13. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (30) zwischen der Beleuchtungseinrichtung (16) und dem diffraktiven optischen Element (18) und/oder die ausgehende Messwelle (46) zwischen dem diffraktiven optischen Element (18) und der Erfassungseinrichtung (20) jeweils geradlinig verlaufen.
  14. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbreitungsrichtung (48) der ausgehenden Messwelle (46) und die umgekehrte Ausbreitungsrichtung 50 der Eingangswelle (30) einen Zwischenwinkel (α) einschließen, der derart dimensioniert ist, dass der Mittelpunkt (52) der Wellenfront der ausgehenden Messwelle (46) von einer Ausbreitungsachse (31) der Eingangswelle (30) derart weit entfernt ist, dass das Interferenzmuster mittels der Erfassungseinrichtung (20) ohne Störung der Eingangswelle (30) erfasst werden kann.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenwinkel (α) mindestens 0,15° beträgt.
  16. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbreitungsrichtung (54) der das diffraktive optische Element (18) verlassenden eingehenden Messwelle (42) gegenüber der Ausbreitungsrichtung (50) der auf dem diffraktiven optischen Element (18) eintreffende Eingangswelle (30) verschwenkt ist.
  17. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbreitungsrichtung (48) der das diffraktive optische Element (18) verlassenden ausgehenden Messwelle (46) gegenüber der Ausbreitungsrichtung (56) der auf dem diffraktiven optischen Element (18) eintreffenden reflektierten Messwelle (44) verschwenkt ist.
  18. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlengang der das diffraktive optische Element (18) durchlaufenden Strahlung der Eingangswelle (30) sich von dem Strahlengang der das diffraktive optische Element (18) durchlaufenden Strahlung der reflektierten Messwelle (44) unterscheidet.
  19. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das diffraktive optische Element (18) ein holographisches optisches Element, insbesondere ein computergeneriertes Hologramm (CGH), aufweist.
  20. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzwelle (32) mittels dem diffraktiven optischen Element (18) von der Eingangswelle (30) abgezweigt wird.
  21. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eingehende Messwelle (42) aus einem das diffraktive optische Element (18) durchlaufenden Teil der Eingangswelle (30) und die Referenzwelle (32) aus einem vom diffraktiven optischen Element (18) reflektierten Teil der Eingangswelle (30) hervorgeht.
  22. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (16) eine Strahlungsquelle (22) zum Erzeugen der Beleuchtungsstrahlung (24) sowie einen daran angeschlossenen Lichtwellenleiter (26) umfasst und der Lichtwellenleiter (26) eine Austrittsfläche (28) aufweist, von der die Beleuchtungsstrahlung (24) als die Eingangswelle (30) mit kugeloberflächenartiger Wellenfront austritt.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtwellenleiter (28) einen Eingangsabschnitt (58) sowie zwei Ausgangsabschnitte (62, 64) aufweist, der Eingangsabschnitt (58) über eine Verzweigung (60) mit den Ausgangsabschnitten (62, 64) verbunden ist, und mit einem der Ausgangsabschnitte (62, 64) die Strahlung der Referenzwelle (32) von der Beleuchtungsstrahlung (24) abgezweigt wird, sowie in den Bereich des Mittelpunkts (52) der Wellenfront der ausgehenden Messwelle (46) geführt wird.
  24. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzwelle (32) von der Eingangswelle (30) durch Reflexion an einem im Strahlengang der Eingangswelle (30) angeordneten reflektierenden Element (68), insbesondere an einer Fizeau-Linse, abgezweigt wird.
  25. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das diffraktive optische Element eine erste diffraktive Justagestruktur (74a, 74b, 74c) zum Justieren der Relativstellung zwischen dem Testobjekt (14) und dem diffraktiven optischen Element (18) umfasst.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anordnen des Testobjekts (14) in der Teststellung das Testobjekt (14) zunächst in einer Näherungsstellung angeordnet wird, ein erster Teilstrahl (76) der Eingangswelle (30) mittels der ersten diffraktiven Justagestruktur (74a, 74b, 74c) auf einen von dem diffraktiven optischen Element (18) um einen Sollabstand entfernten Fokuspunkt (78) fokussiert wird, der erste Teilstrahl (76) von der effektiven Reflexionsfläche (12) des Testobjekts (14) reflektiert wird, sowie mit der Referenzwelle (32) zur Erzeugung eines ersten Justage-Interferenzmusters überlagert wird, die Intensitätsverteilung des ersten Justage-Interferenzmusters mittels der Erfassungseinrichtung (20) erfasst wird, mittels der erfassten Intensitätsverteilung eine Abweichung der Näherungsstellung des Testobjekts (14) von der erwünschten Teststellung ermittelt wird und daraufhin die Stellung des Testobjekts (14) entsprechend korrigiert wird.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der reflektierte erste Teilstrahl (76) mit der Referenzwelle (32) überlagert wird, indem der reflektierte erste Teilstrahl (76) die erste diffraktive Justagestruktur (74a, 74b, 74c) durchläuft und dabei auf die Erfassungseinrichtung (20) fokussiert wird.
  28. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die erste diffraktive Justagestruktur (74a, 74b, 74c) zwei Einzelstrukturen aufweist und der erste Teilstrahl (76) auf dem Weg zum Testobjekt (14) durch eine erste Einzelstruktur läuft sowie der am Testobjekt (14) reflektierte Teilstrahl durch eine zweite Einzelstruktur läuft.
  29. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das diffraktive optische Element (18) mehrere an unterschiedlichen Positionen angeordnete erste diffraktive Justagestrukturen (74a, 74b, 74c), insbesondere drei erste Justagestrukturen (74a, 74b, 74c), aufweist.
  30. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Testobjekt (14) mit einer reflektierenden Ausnehmung (86) versehen ist und der erste Teilstrahl (76) mittels der ersten diffraktiven Justagestruktur (74a, 74b, 74c) auf die Ausnehmung (86) gerichtet wird.
  31. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (16) und die Erfassungseinrichtung (20) über ein Ein/Austrittsmodul (37) miteinander verbunden sind, welches einen Austrittsbereich (28) der Eingangswelle (30) aus der Beleuchtungseinrichtung (16) und einen Eintrittsbereich für die ausgehende Messwelle (46) in die Erfassungseinrichtung (20) aufweist und das diffraktive optische Element (18) eine zweite diffraktive Justagestruktur (82) zum Justieren der Relativstellung zwischen dem diffraktiven optischen Element (18) und dem Ein/Austrittsmodul (37) umfasst.
  32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass das diffraktive optische Element (18) zunächst relativ zum Ein/Austrittsmodul (37) in einer Näherungsstellung angeordnet wird, ein zweiter Teilstrahl (84) der Eingangswelle (30) mittels der zweiten diffraktiven Justagestruktur (82) auf einen reflektierenden Bereich (86, 88) des Ein/Austrittsmoduls (37) reflektiert wird, von dem reflektierenden Bereich (86, 88) des Ein/Austrittsmoduls (37) auf die zweite diffraktive Justagestruktur (82) zurück reflektiert wird, von dieser auf den Eintrittsbereich (36) des Ein/Austrittsmoduls (37) reflektiert wird und mit der Referenzwelle (32) zur Erzeugung eines zweiten Justage-Interferenzmusters überlagert wird, die Intensitätsverteilung des zweiten Justage-Interferenzmusters mittels der Erfassungseinrichtung (20) erfasst wird, mittels der erfassten Intensitätsverteilung eine Abweichung der Näherungsstellung des diffraktiven optischen Elements (18) von einer Messstellung ermittelt wird und daraufhin die Relativstellung zwischen dem diffraktiven optischen Element (18) und dem Ein/Austrittsmodul (37) entsprechend korrigiert wird.
  33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite diffraktive Justagestruktur (82) zwei Einzelstrukturen (90, 92) aufweist und mittels einer ersten Einzelstruktur (90) der zweite Teilstrahl (84) der Eingangswelle (30) auf den reflektierenden Bereich (86, 88) des Ein/Austrittsmoduls (37) reflektiert wird und mittels der zweiten Einzelstruktur (92) der von dem reflektierenden Bereich (86, 88) des Ein/Austrittsmoduls (37) zurückreflektierte zweite Teilstrahl (84) auf den Eintrittsbereich (36) des Ein/Austrittsmoduls (37) reflektiert wird.
  34. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das diffraktive optische Element (18) mehrere an unterschiedlichen Positionen angeordnete zweite diffraktive Justagestrukturen (82), insbesondere drei zweite diffraktive Justagestrukturen (82) aufweist, und für jede der zweiten diffraktiven Justagestrukturen (82) ein reflektierender Bereich (86, 88) auf dem Ein/Austrittsmodul (37) vorgesehen ist.
  35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei reflektierende Bereiche (86, 88) des Ein/Austrittsmoduls (37) als Ausnehmungen (86) ausgebildet sind.
  36. Vorrichtung zum interferometrischen Bestimmen einer Abweichung einer tatsächlichen Form einer effektiven Reflexionsfläche (12) eines Testobjekts (14) von einer Sollform der effektiven Reflexionsfläche (12), welche insbesondere dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche durchzuführen, mit – einer Beleuchtungseinrichtung (16), welche dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Beleuchtungsstrahlung (24) zu erzeugen und diese als Eingangswelle (30) bereitzustellen, – einem diffraktiven optischen Element (18), welches im Strahlengang der Eingangswelle (30) angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, die Eingangswelle (30) durchzuleiten und als eingehende Messwelle (42) bereitzustellen sowie dabei die Wellenfront der Eingangswelle (30) derart zu transformieren, dass die Wellenfront der eingehenden Messwelle (42) an die Sollform der effektiven Reflexionsfläche (12) angepasst ist, und das diffraktive optische Element (18) weiterhin dazu eingerichtet ist, die eingehende Messwelle (42) auf die effektive Reflexionsfläche (12) des in einer Teststellung angeordneten Testobjekts (14) zu leiten, so dass diese von der effektiven Reflexionsfläche (12) als reflektierte Messwelle (44) zum diffraktiven optischen Element (18) zurück reflektiert wird, sowie das diffraktive optische Element ferner dazu eingerichtet ist, die reflektierte Messwelle (44) durchzuleiten und als ausgehende Messwelle (46) bereitzustellen, – einem Abzweigungselement (18, 60, 68), das dazu eingerichtet ist, aus der Beleuchtungsstrahlung (24) eine Referenzwelle (32) derart abzuzweigen, dass die Referenzwelle (32) mit der ausgehenden Messwelle (46) interferiert, sowie – einer Erfassungseinrichtung (20), die dazu eingerichtet ist, eine Intensitätsverteilung eines durch Interferenz der Referenzwelle (32) mit der ausgehenden Messwelle (46) erzeugten Interferenzmusters zu erfassen, – wobei die Ausbreitungsrichtung (48) der ausgehenden Messwelle (46) bei Austritt aus dem diffraktiven optischen Element (18) gegenüber der umgekehrten Ausbreitungsrichtung (50) der Eingangswelle (30) bei Eintritt in das diffraktive optische Element (18) verschwenkt ist.
  37. Vorrichtung zum interferometrischen Bestimmen einer Abweichung einer tatsächlichen Form einer effektiven Reflexionsfläche (12) eines Testobjekts (14) von einer Sollform der effektiven Reflexionsfläche (12), welche insbesondere dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 35 durchzuführen, mit – einer Beleuchtungseinrichtung (16), welche dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Beleuchtungsstrahlung (24) zu erzeugen und diese als Eingangswelle (30) bereitzustellen, – einem diffraktiven optischen Element (18), welches im Strahlengang der Eingangswelle (30) angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, die Eingangswelle (30) durchzuleiten und als eingehende Messwelle (42) bereitzustellen, deren Wellenfront an die Sollform der effektiven Reflexionsfäche (12) angepasst ist, und das diffraktive optische Element (18) weiterhin dazu eingerichtet ist, die eingehende Messwelle (42) auf die effektive Reflexionsfläche (12) des in einer Teststellung angeordneten Testobjekts (14) zu leiten, so dass diese von der effektiven Reflexionsfläche (12) als reflektierte Messwelle (44) zum diffraktiven optischen Element (18) zurück reflektiert wird, sowie das diffraktive optische Element ferner dazu eingerichtet ist, die reflektierte Messwelle (44) durchzuleiten und als ausgehende Messwelle (46) bereitzustellen, sowie dabei die Wellenfront der Eingangswelle (30) zu transformieren, – einem Abzweigungselement (18, 60, 68), das dazu eingerichtet ist, aus der Beleuchtungsstrahlung (24) eine Referenzwelle (32) derart abzuzweigen, dass die Referenzwelle (32) mit der ausgehenden Messwelle (46) interferiert, sowie – einer Erfassungseinrichtung (20), die dazu eingerichtet ist, eine Intensitätsverteilung eines durch Interferenz der Referenzwelle (32) mit der ausgehenden Messwelle (46) erzeugten Interferenzmusters zu erfassen, – wobei die Ausbreitungsrichtung (48) der ausgehenden Messwelle (46) bei Austritt aus dem diffraktiven optischen Element (18) gegenüber der umgekehrten Ausbreitungsrichtung (50) der Eingangswelle (30) bei Eintritt in das diffraktive optische Element (18) verschwenkt ist.
  38. Anordnung mit einer Vorrichtung nach Anspruch 36 oder 37 sowie einem eine zu vermessende effektive Reflexionsfläche aufweisenden Testobjekt (14), wobei das Testobjekt (14) mit einer der Justage des Testobjekts (14) relativ zur Vorrichtung dienenden reflektierenden Ausnehmung (80) versehen ist.
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