DE102008041062A1

DE102008041062A1 - Measuring device for measuring surface of object, has source, splitter, surface and detector arranged relatively to each other in such manner that light emitted from source and light reflected from surface meets on detector

Info

Publication number: DE102008041062A1
Application number: DE102008041062A
Authority: DE
Inventors: Bernd DÖRBAND
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2007-09-25
Filing date: 2008-08-06
Publication date: 2009-04-02

Abstract

The device (1) has a light source producing measuring light rays (3). A beam splitter (9) is arranged in a light path of the rays, where the source, the splitter and an optical assembly (5) are arranged relatively to each other in such a manner that measuring light emitted from the source and light penetrating focusing optical components meets on a surface (17). The source, the splitter, a reference surface and a light detector (13) are arranged relatively to each other in such a manner that the light emitted from the source and light reflected from the reference surface meets on the detector. An independent claim is also included for a method for measuring a surface of an object.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung und ein Verfahren zum Vermessen einer Oberfläche eines Objekts. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Meßvorrichtung und ein Verfahren zum optischen Vermessen einer Oberfläche eines Objekts. Weiter insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Meßvorrichtung und ein Verfahren zum Vermessen einer Oberfläche durch Detektieren von Interferogrammen.The The present invention relates to a measuring device and a method for measuring a surface an object. In particular, the invention relates to a measuring device and a method for optically measuring a surface of an object. Further more particularly, the present invention relates to a measuring device and a method for measuring a surface by detecting interferograms.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, daß man Oberflächen mit vollflächig messenden interferometrischen Verfahren analysieren kann. Hierbei kommt typischerweise ein Fizeau-Interferomter zur Anwendung, welches eine Interferometeroptik enthält, welche in der Lage ist, eine Wellenfront zu erzeugen, die einer Oberflächenform des zu vermessenden Objekts entspricht. Damit ist es erforderlich, für eine bestimmte zu vermessende Oberfläche zunächst eine speziell eingerichtete Interferometeroptik bereitzustellen und in das Interferometer einzubauen. Dies ist kosten- und zeitintensiv.Out The prior art is known to provide surfaces with entire area can analyze measuring interferometric methods. Here comes typically a Fizeau interferometer for use, which contains an interferometer optics, which is able to produce a wavefront that has a surface shape corresponds to the object to be measured. This requires it for a specific surface to be measured first to provide a specially designed interferometer optics and to install in the interferometer. This is costly and time consuming.

Andere Verfahren, eine Oberflächenform eines zu vermessenden Objekts zu bestimmen, sind abtastende Verfahren, welche die zu vermessende Oberfläche mit einem Meßkopf abtasten, um punktweise Abstandsinformationen aufnehmen. Abstandsinformationen über einen bestimmten Punkt der Oberfläche werden dabei unabhängig von Abstandsinformationen von benachbarten Punkten der Oberfläche gewonnen. Damit hängt eine erzielbare Genauigkeit insbesondere von gemessenen Abstandsinformationen von einer Stabilität der Verlagerungsvorrichtung während eines Abtastens ab. Eventuell auftretende Höhenverschiebungen relativ zu der zu vermessenden Oberfläche oder Verkippungen des Meßkopfes können durch derartige "Einpunkt-Abtastverfahren" nicht detektiert werden und tragen daher zur Erhöhung eines Meßfehlers bei.Other Method, a surface shape of an object to be measured are scanning methods, which the surface to be measured with a measuring head to record point by point distance information. Distance information about one certain point of the surface become independent obtained from distance information from adjacent points of the surface. That hangs an achievable accuracy, in particular of measured distance information from a stability the displacement device during from a scan. Possibly occurring height shifts relative to the surface to be measured or tilting of the measuring head can not detected by such "one-point scanning" and therefore contribute to the increase a measurement error at.

Ein weiteres Verfahren zum Vermessen von Oberflächen gewinnt Krümmungen der Oberfläche an verschiedenen Punkten der Oberfläche und bestimmt dann ein Oberflächenprofil oder eine Oberflächenform durch zweifache Integration der gewonnenen Krümmungswerte. Eine zweifache Integration bringt jedoch unerwünschte Ungenauigkeiten mit sich.One Another method of measuring surfaces acquires bends to the surface different points of the surface and then determines a surface profile or a surface shape by double integration of the obtained curvature values. A double Integration, however, brings undesirable Inaccuracies with it.

Somit gibt es einen Bedarf, ein Verfahren und eine Meßvorrichtung zum Vermessen einer Oberfläche eines Objekts bereitzustellen, welche die oben genannten Nachteile vermindert. Insbesondere ist eine Meßvorrichtung wünschenswert, welche zur Vermessung einer beliebigen Oberflächenform benutzt werden kann und an welche hinsichtlich einer Stabilität während einer Abtastung geringere Anforderungen gestellt werden als an eine "Einpunkt-Abtast-Meßvorrichtung", ohne an Genauigkeit der erhaltenen Oberflächeninformation einzubüßen.Consequently There is a need, a method and a measuring device for measuring a surface to provide an object which has the above-mentioned disadvantages reduced. In particular, a measuring device is desirable which can be used to measure any surface shape and lower ones for stability during a scan Requests are made as to a "one-point-scan-measuring device" without sacrificing accuracy the obtained surface information losing.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es eine Meßvorrichtung bereitzustellen, welche zur Vermessung von Sphären, Asphären und Freiformflächen ohne Umrüstung oder Teilanpassung der Vorrichtung verwendet werden kann.One Another object of the present invention is a measuring device to provide, which for the measurement of spheres, aspheres and freeform surfaces without conversion or partial adaptation of the device can be used.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Meßvorrichtung bereitzustellen, welche sowohl polierte als auch geschliffene zu vermessende Oberflächen zu vermessen in der Lage ist.One Another object of the present invention is to provide a measuring device to provide which both polished and ground too measuring surfaces to measure is able.

Ein weiteres Ziel ist es, ein Verfahren zum Vermessen von polierten als auch geschliffenen Oberflächen von Sphären, Asphären und Freiformflächen bereitzustellen.One Another goal is to provide a method for measuring polished as well as sanded surfaces of spheres, aspheres and freeform surfaces provide.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Meßvorrichtung zum Vermessen einer Oberfläche eines Objekts bereitgestellt, welche umfaßt:
eine Lichtquelle zum Erzeugen eines Meßlichtstrahls,
eine Optik-Baugruppe, welche eine Anzahl von mindestens drei separat fokussierenden optischen Komponenten umfaßt, deren Hauptachsen versetzt nebeneinander angeordnet sind;
wenigstens einen in einem Strahlengang des Meßlichtstrahls angeordneten Strahlteiler;
eine Referenzfläche; und
einen ortsauflösenden Lichtdetektor,
wobei die Lichtquelle, der Strahlteiler und die Optik-Baugruppe relativ zueinander derart angeordnet sind, daß von der Lichtquelle emittiertes und die fokussierenden optischen Komponenten durchsetzendes Meßlicht auf die Oberfläche trifft,
wobei die Optik-Baugruppe, der Strahlteiler und der Lichtdetektor relativ zueinander derart angeordnet sind, daß von der Oberfläche zurückgeworfenes Meßlicht und die fokussierenden optischen Komponenten durchsetzendes Meßlicht auf den Detektor trifft,
wobei die Lichtquelle, der Strahlteiler, die Referenzfläche und der Detektor relativ zueinander derart angeordnet sind, daß von der Lichtquelle emittiertes und von der Referenzfläche reflektiertes Licht auf den Detektor trifft.According to one embodiment of the present invention, there is provided a measuring device for measuring a surface of an object, comprising:
a light source for generating a measuring light beam,
an optical assembly comprising a number of at least three separately focusing optical components whose major axes are offset from one another;
at least one beam splitter arranged in a beam path of the measuring light beam;
a reference surface; and
a spatially resolving light detector,
wherein the light source, the beam splitter and the optical assembly are arranged relative to each other such that measuring light emitted by the light source and passing through the focusing optical components hits the surface,
wherein the optical assembly, the beam splitter and the light detector are arranged relative to each other such that measuring light reflected by the surface and the focusing optical components passing through the detector meets,
wherein the light source, the beam splitter, the reference surface and the detector are arranged relative to one another such that light emitted by the light source and reflected by the reference surface impinges on the detector.

Die Meßvorrichtung umfaßt eine Lichtquelle, welche dazu eingerichtet ist, einen Meßlichtstrahl zu erzeugen. Der Meßlichtstrahl kann dabei Wellenlängen, welche im Infrarotbereich liegen, das heißt Wellenlängen von 800 nm bis einigen 10 μm, Wellenlängen im sichtbaren Bereich von etwa 800 nm bis 300 nm oder Wellenlängen im Ultraviolett- Bereich, das heißt Wellenlängen unterhalb von 300 nm und oberhalb von 10 nm umfassen.The measuring device comprises a light source adapted to receive a measuring light beam to create. The measuring light beam can be wavelengths, which lie in the infrared range, ie wavelengths from 800 nm to some 10 μm, wavelengths in visible range of about 800 nm to 300 nm or wavelengths in the Ultraviolet range, this means wavelength below 300 nm and above 10 nm.

Die Optik-Baugruppe umfaßt separat fokussierende optische Komponenten, deren Hauptachsen versetzt nebeneinander angeordnet sind. Fokussierende optische Komponenten sind dazu eingerichtet, eine Wellenfront eines Meßlichtstrahls in seiner Krümmung derart zu verändern, daß eine Konvergenz des Meßlichtstrahls erhöht wird. Anders ausgedrückt besitzen die fokussierenden optischen Komponenten positive optische Kraft in dem verwendeten Wellenlängenbereich. Dabei werden Lichtstrahlen, welche eine optische Komponente durchsetzen jeweils zu einer zugeordneten Hauptachse hin abgelenkt. Hauptachsen können Symmetrieachsen oder optische Achsen der optischen Komponenten sein. Die Hauptachsen können dabei parallel zueinander sein oder auch nicht parallel zueinander sein, solange sie an den Orten, wo sie die zugehörigen optischen Komponenten durchstoßen, versetzt nebeneinander angeordnet sind. Somit sind die optischen Komponenten nicht hintereinander entlang einer gemeinsamen Hauptachse angeordnet.The Optical assembly includes separately focusing optical components whose main axes are offset are arranged side by side. Focusing optical components are adapted to a wavefront of a measuring light beam in its curvature to change that way that one Convergence of the measuring light beam elevated becomes. In other words the focusing optical components have positive optical Force in the wavelength range used. In this case, light rays, which enforce an optical component each deflected toward an associated main axis. main axes can Be symmetry axes or optical axes of the optical components. The Major axes can while being parallel to each other or not parallel to each other be as long as they are in the places where they have the associated optical components pierced, offset next to each other. Thus, the optical components not arranged one behind the other along a common main axis.

Der ortsauflösende Lichtdetektor ist angeordnet, um eine Zusammenstellung von Interferenzmustern zu detektieren, welche jeweils durch Überlagerung des Meßlichtstrahls, welcher durch eine optische Komponente fokussiert worden ist, von der Oberfläche des Objekts reflektiert worden ist und von derselben optischen Komponente fokussiert worden ist, mit Referenzlicht entstehen. Der Lichtdetektor detektiert somit gleichzeitig eine Anzahl von den separat fokussierenden optischen Komponenten zugeordneten Interferenzmustern.Of the spatially resolving Light detector is arranged to a collection of interference patterns to detect, which in each case by superposition of the measuring light beam, which has been focused by an optical component of the surface of the object has been reflected and from the same optical component has been focused, arise with reference light. The light detector thus simultaneously detects a number of the separately focusing optical components associated interference patterns.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die optische Komponente wenigstens ein refraktives optisches Element. Das refraktive optische Element kann dabei zum Beispiel eine Linse sein, welche aus Glas gefertigt ist. Die Linse kann etwa eine konvergierende konvexe, konvex-konkave, oder bikonvexe Linse mit positiver Brechkraft in dem verwendeten Wellenlängenbereich sein.According to one embodiment of the present invention the optical component at least one refractive optical element. The refractive optical element may be, for example, a lens which is made of glass. The lens can be about a converging Convex, convex-concave, or biconvex lens with positive refractive power be in the wavelength range used.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die optische Komponente wenigstens ein diffraktives optisches Element. Das diffraktive optische Element kann dabei zum Beispiel ein Computer generiertes Hologram (CHG) sein, welches durch ein Linien-, Strich-, oder Inselmuster auf einem Substrat gebildet ist. Das diffraktive optische Element kann den Meßlichtstrahl in seiner Phase und/oder Amplitude beeinflussen. Das diffraktive optische Element kann etwa durch Elektronenlithographie oder Elektronenstrahlätzen hergestellt sein, oder durch andere Verfahren.According to one embodiment of the present invention comprises at least the optical component a diffractive optical element. The diffractive optical element can, for example, a computer generated hologram (CHG) which is indicated by a line, dash, or island pattern on one Substrate is formed. The diffractive optical element may be the measuring light beam in its phase and / or amplitude influence. The diffractive The optical element can be produced by electron lithography or electron beam etching be, or by other methods.

Sowohl ein refraktives optisches Element als auch ein diffraktives optisches Element kann dabei als transmissives oder reflektives optisches Element ausgelegt sein. Ein reflektives Element kann etwa ein Spiegel sein.Either a refractive optical element as well as a diffractive optical Element can be used as a transmissive or reflective optical Be designed element. A reflective element can be a mirror be.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen die diffraktiven optischen Elemente von mehreren der optischen Komponenten ein gemeinsames einstückiges Substrat, welches optische Gitterstrukturen trägt, um die fokussierenden optischen Wirkungen der optischen Komponenten bereitzustellen. Optische Gitterstrukturen sind somit auf einem einzelnen einstückigen Substrat ausgebildet, um die Anzahl von fokussierenden optischen Komponenten bereitzustellen. Damit wird eine stabile Verbindung zwischen den diffraktiven optischen Elementen erreicht, was zu einer erhöhten Meßgenauigkeit führen kann. Weiterhin sind auf diesem Wege die diffraktiven optischen Elemente kostengünstig herzustellen.According to one embodiment of the present invention include the diffractive optical elements of a plurality of the optical components, a common one-piece substrate, which wearing optical lattice structures, around the focusing optical effects of the optical components provide. Optical grating structures are thus on one single piece Substrate formed to reduce the number of focusing optical To provide components. This will be a stable connection achieved between the diffractive optical elements, resulting in a increased accuracy to lead can. Furthermore, in this way, the diffractive optical Elements cost-effective manufacture.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Anzahl der optischen Komponenten gleich sechs. Bei einer Anzahl der optischen Komponenten von sechs kann eine Anpassung von Parametern zur Beschreibung einer Oberflächenform der zu vermessenden Oberfläche mit einem Polynom zweiten Grades, welches von zwei unabhängigen Koordinaten abhängig ist, an die sechs erhaltenen Abstandswerte vorteilhaft angepaßt werden. Andere Parameterdarstellungen der Oberfläche können zur Anwendung kommen.According to one embodiment The present invention is the number of optical components six. For a number of optical components of six may be an adaptation of parameters describing a surface shape the surface to be measured with a polynomial of second degree, which consists of two independent coordinates dependent is to be adapted to the six obtained distance values advantageous. Other parameter representations of the surface can be used.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind fünf optische Komponenten gleichmäßig verteilt um eine zentral angeordnete optische Komponente angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht eine kompakte Größe in einer lateralen Ausdehnung der Optik-Baugruppe.According to one embodiment In the present invention, five optical components are evenly distributed arranged around a centrally disposed optical component. These Arrangement allows a compact size in one lateral extent of the optical assembly.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Hauptachsen von zwei unmittelbar benachbart zueinander angeordneten fokussierenden optischen Elementen unter einem Winkel von weniger als 2° angeordnet. Dies ist besonders zur Vermessung einer Oberfläche vorteilhaft, welche verglichen mit den relativen Abständen der optischen Komponenten und ihren Brennweiten geringe Krümmungsradien aufweist.According to one embodiment In the present invention, the major axes of two are immediate adjacently arranged focusing optical elements arranged at an angle of less than 2 °. This is special for measuring a surface advantageous, which compared with the relative distances of the optical Components and their focal lengths has low radii of curvature.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Meßvorrichtung ferner eine Halterung für das Objekt, und einen Aktuator, um die Optik-Baugruppe relativ zu dem Objekt zu verlagern. Das gehalterte Objekt kann durch einen Aktuator relativ zu der Optik-Baugruppe verlagert werden, um nacheinander verschiedene Bereiche der Oberfläche des Objekts zu vermessen. Eine Verlagerung kann dabei im wesentlichen senkrecht zu den Hauptachsen der optischen Komponenten erfolgen. Die Verlagerung kann entlang einer Richtung einer Verbindungslinie zwischen zwei benachbarten optischen Komponenten erfolgen. Ein Betrag einer Verlagerung entlang dieser oder einer anderen Richtung kann kleiner als ein Abstand in dieser Richtung zwischen zwei optischen Komponenten sein, z. B. einige μm. Für jede Verlagerungsposition können Meßwerte, welche den betreffenden Bereich der zu untersuchenden Oberfläche betreffen, bestimmt werden.According to an embodiment of the present invention, the measuring device further comprises a holder for the object, and an actuator for displacing the optical assembly relative to the object. The retained object may be displaced by an actuator relative to the optics assembly to successively measure different areas of the surface of the object. A displacement can take place substantially perpendicular to the main axes of the optical components. The displacement may be along a direction of a connecting line between two adjacent ones optical components take place. An amount of displacement along this or another direction may be less than a distance in that direction between two optical components, e.g. B. a few microns. For each displacement position, measured values relating to the relevant area of the surface to be examined can be determined.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Meßvorrichtung ferner ein Auswertesystem zum Empfang von Bilddaten von dem ortsauflösenden Lichtdetektor und zur Ausgabe von eine Oberflächenform der Oberfläche repräsentierenden Meßdaten. Das Auswertesystem ist dazu ausgebildet, die Zusammenstellung von Interferogrammen, welche in den Bilddaten enthalten sind, auszuwerten, um für jedes Interferogramm eine Analyse durchzuführen. Das Auswertesystem kann ein Speichersystem, eine Bildverarbeitungssoftware, einen Computer, einen Monitor, eine Eingabetastatur und eine Steuerung umfassen.According to one embodiment According to the present invention, the measuring device further comprises an evaluation system for receiving image data from the spatially resolving light detector and for Output of a surface shape the surface representing Measurement data. The evaluation system is designed to compile the Evaluate interferograms contained in the image data, around for analyze each interferogram. The evaluation system can a storage system, image processing software, a computer, a monitor, an input keyboard and a controller.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Auswertesystem dazu ausgebildet, für einen jeden Bildbereich, der einer der fokussierenden optischen Komponenten zugeordnet ist, einen Abstandswert zu bestimmen, der einen Abstand eines Orts der Oberfläche von der fokussierenden optischen Komponente repräsentiert. Der einer der fokussierenden optischen Komponenten zugeordnete Bildbereich umfaßt das dieser optischen Komponente zugeordnete Interferogramm, welches durch Überlagerung von Meßstrahlung, welche von einem der optischen Komponente zugeordneten Ort reflektiert ist, mit Referenzstrahlung entstanden ist. Somit kann aus einem solchen Interferogramm ein Abstandswert, der einen Abstand eines Ortes der Oberfläche von der fokussierenden optischen Komponente repräsentiert, bestimmt werden.According to one embodiment According to the present invention, the evaluation system is designed to for one each image area, one of the focusing optical components is assigned to determine a distance value which is a distance a place of the surface represented by the focusing optical component. The one of the focusing The image area assigned to optical components comprises the latter optical component associated interferogram, which by superposition of measuring radiation, which reflects from a location associated with the optical component is, has originated with reference radiation. Thus, from a Such interferogram is a distance value which is a distance of a Place of the surface represented by the focusing optical component.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Auswertesystem ferner dazu ausgebildet, aus den bestimmten Abstandswerten Parameter zu errechnen, welche die Oberflächenform der Oberfläche repräsentieren. Aufgrund der ermittelten Abstandswerte können Parameter errechnet werden, welche die Oberflächenform der zu vermessenden Oberfläche beschreiben. Diese Parameter können beispielsweise Koeffizienten eines Polynoms zweiten Grades sein, welches von zwei unabhängigen Koordinaten x und y abhängt. Andere Basisfunktionen als Polynome können zur Beschreibung oder Repräsentation der Oberflächenform der Oberfläche verwendet werden, wie etwa Sinus, Cosinus oder Exponentialfunktionen.According to one embodiment According to the present invention, the evaluation system is also designed to From the determined distance values, calculate parameters which the surface shape the surface represent. Based on the determined distance values, parameters can be calculated which the surface shape the surface to be measured describe. These parameters can for example, be coefficients of a second-degree polynomial, which of two independent Coordinates x and y depends. Other basic functions than polynomials can be used to describe or representation the surface shape the surface be used, such as sine, cosine or exponential functions.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die optische Komponente einen freien Durchmesser in einem Bereich von mehr als 2 mm und weniger als 100 mm auf. Ein freier Durchmesser einer optischen Komponente ist ein Durchmesser eines Bereiches der optischen Komponente, durch welchen Licht frei hindurchtreten kann bzw. von welchem Licht frei reflektiert werden kann. Damit ist ein besonders kompakter Abstandssensor bereitgestellt.According to one embodiment According to the present invention, the optical component has a free one Diameter in a range of more than 2 mm and less than 100 mm up. A free diameter of an optical component is a diameter a portion of the optical component through which light is released can pass through or from which light reflected freely can. This provides a particularly compact distance sensor.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt die optische Komponente eine optische Brennweite in einem Bereich von mehr als 1 mm und weniger als 50 mm bereit. Tritt eine ebene Wellenfront von Licht durch eine optische Komponente mit einer optischen Brennweite, so geht von der optischen Komponente eine konvergente Wellenfront aus, welche sich in einem Abstand hinter der optischen Komponente, welcher der optischen Brennweite entspricht, in einem Punkt vereinigt. Typischerweise ist die zu vermessende Oberfläche in einem Abstand von den optischen Komponenten angeordnet, welcher den optischen Brennweiten der optischen Komponenten entspricht. Somit können bei größeren optischen Brennweiten der optischen Komponenten größere Krümmungen einer zu vermessenden Oberfläche vermessen werden, als bei kleineren optischen Brennweiten der optischen Komponenten. Allerdings wird gleichzeitig eine Genauigkeit einer Abstandsmessung eines Abstandes zwischen der optischen Komponente und einem zugeordneten Ort der Oberfläche vermindert.According to one embodiment According to the present invention, the optical component is an optical one Focal length in a range of more than 1 mm and less than 50 mm ready. Pass a plane wavefront of light through an optical component with an optical focal length, so goes from the optical component a convergent wavefront extending at a distance behind the optical component corresponding to the optical focal length, united in one point. Typically, the one to be measured surface arranged at a distance from the optical components, which corresponds to the optical focal lengths of the optical components. Thus, you can at larger optical Focal lengths of the optical components greater curvatures of a to be measured surface be measured than at smaller optical focal lengths of the optical Components. However, at the same time, an accuracy of a distance measurement becomes a distance between the optical component and an associated one Place of the surface reduced.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Vermessen einer Oberfläche eines Objekts bereitgestellt, wobei Messlicht erzeugt wird und dieses sodann geformt wird, um mindestens drei konvergierende Teilstrahlen eines ersten Teils des Meßlichts zu bilden, um mindestens drei mit Abstand voneinander angeordnete Bereiche der Oberfläche des Objektes zu beleuchten. Die drei Teilstrahlen werden von der Oberfläche reflektiert und zusammen mit einem zweiten Teil des Meßlichts auf einen ortsauflösenden Detektor gerichtet, wobei jeder reflektierte Teilstrahl jeweils mit dem zweiten Teil des Messlichts interferent überlagert. Von dem Detektor detektierte Lichtintensitäten werden sodann analysiert, um eine Oberflächenform der Oberfläche des Objekts repräsentierende Meßdaten zu bestimmen.According to one embodiment The present invention is a method for measuring a surface an object provided, and measuring light is generated and this is then formed to at least three converging partial beams a first part of the measuring light to form at least three spaced apart Areas of the surface of the object to illuminate. The three partial beams are from the surface reflected and together with a second part of the measuring light on a spatially resolving Directed detector, each reflected partial beam with each interferent superimposed on the second part of the measuring light. From the detector detected light intensities become then analyzed to a surface shape of the surface of the Representing object measurement data to determine.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung repräsentieren die Meßdaten mindestens drei Abstände der mindestens drei Bereiche der Oberfläche von einer Bezugsfläche.According to one embodiment represent the present invention the measured data at least three distances the at least three areas of the surface of a reference surface.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung repräsentieren die Meßdaten Krümmungen der Oberfläche des Objekts.According to one embodiment represent the present invention the measured data curvatures the surface of the object.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet das Verfahren die Meßvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.According to one embodiment of the present invention, the method uses the measuring device according to an embodiment of the present invention ing invention.

Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen illustriert, welche beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen. Gleiche oder ähnliche Elemente in den verschiedenen Ausführungsformen werden mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei analoge Elemente in den verschiedenen Ausführungsformen durch Nachstellen von a, b oder c hinter einer bestimmten Ziffer bezeichnet werden.The The present invention will now be described with reference to the accompanying drawings illustrates which exemplary embodiments of the present invention Invention invention. Same or similar elements in the different ones Become embodiments with the same or similar Reference numeral, wherein analogous elements in the various embodiments by adjusting a, b or c behind a certain number be designated.

In den Zeichnungen zeigtIn the drawings shows

1 eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, 1 an embodiment according to the present invention,

2 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 2 another embodiment of the present invention,

3 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 3 another embodiment of the present invention,

4a eine Ausführungsform einer Optik-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung, 4a an embodiment of an optical assembly according to the present invention,

4b eine von dem Lichtdetektor detektierte Zusammenstellung von Interferogrammen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 4b a collection of interferograms detected by the light detector according to an embodiment of the present invention,

5a, b, c schematische Illustrationen einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, 5a , b, c are schematic illustrations of an embodiment according to the present invention,

6 eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, 6 another embodiment according to the present invention,

7 eine Optik-Baugruppe gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 7 an optical assembly according to another embodiment of the present invention,

8 eine Repräsentation einer Oberflächenform eines zu untersuchenden Objektes, welche gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bestimmt wurde, und 8th a representation of a surface shape of an object to be examined, which has been determined according to embodiments of the present invention, and

9 eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Vermessen einer Oberfläche eines Objektes gemäß der vorliegenden Erfindung. 9 an embodiment of a method for measuring a surface of an object according to the present invention.

In den Figuren sind gleiche oder ähnliche Komponenten mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Eine Beschreibung eines Aufbaus oder einer Funktion einer in der Beschreibung zu einer Figur nicht beschriebenen Komponente kann somit einer Beschreibung dieser Komponente zu einer anderen Figur entnommen werden.In the figures are the same or similar components with the same or similar Provided with reference numerals. A description of a construction or a Function of a not described in the description of a figure Component can thus be a description of this component to another Figure be taken.

1 zeigt eine Meßvorrichtung 1 zum Vermessen einer Oberfläche 17 eines Objekts 16 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Meßvorrichtung 1 umfaßt einen Laser 2 zum Erzeugen von Licht 3'. Licht 3' durchsetzt den Strahlformer 4, um einen Meßlichtstrahl 3 zu bilden. Meßlichtstrahl 3 ist aus im wesentlichen ebenen Wellenfronten gebildet. Meßlichtstrahl 3 durchsetzt einen Strahlteiler 9 und ein Referenzsubstrat 11, um eine Optik-Baugruppe 5 zu durchsetzen. Die Optik-Baugruppe 5 umfaßt sechs fokussierende optische Komponenten 7₁ , 7₂ ,... 7₆ , wobei nur drei davon gezeigt sind. Jeder fokussierenden optischen Komponente 7₁ ...7₆ ist eine Hauptachse 8₁ ,... 8₆ zugeordnet. Der Teil 3₁ des Meßlichtstrahls 3, welcher die optische Komponente 7₁ durchsetzt, wird zu der Hauptachse 8₁ hin gebündelt, um in einem Abstand f hinter der optischen Komponente 7₁ auf einen Punkt zusammen zu laufen. In einem Abstand A(x, y) hinter der optischen Komponente 7₁ (unterhalb in 1) befindet sich ein Oberflächenbereich 17₁ der Oberfläche 17 des Objekts 16, welcher den Punkt (x, y) umfasst. Ein Teil 3₁ des Meßlichtstrahls 3, welcher die optische Komponente 7₁ durchsetzt hat, bildet ein Lichtbündel 15₁ , welches von dem Oberflächenbereich 17₁ der Oberfläche 17 des Objekts 16 reflektiert wird, um ein reflektiertes Lichtbündel 18₁ zu bilden. Das reflektierte Lichtbündel 18₁ tritt durch die optische Komponente 7₁ , tritt durch das Referenzsubstrat 11, wird von dem Strahlteiler 9 reflektiert, und trifft in einem Bereich 13₁ auf den ortsauflösenden Detektor 13. Der ortsauflösende Detektor 13 umfaßt eine Mehrzahl von lichtempfindlichen Segmenten, wie etwa Pixel. Ein Bereich 3₁ des Meßlichtstrahls 3, welcher die optische Komponente 7₁ durchsetzt hat, von dem Oberflächenbereich 17₁ der Oberfläche 17 des Objekts 16 reflektiert wurde, die optische Komponente 7₁ wiederum durchsetzt hat, wird somit in einem Bereich 13₁ des Detektors 13 detektiert. Ein Teil des Bereichs 3₁ des Meßlichtstrahls 3, welcher den Strahlteiler 9 durchsetzt, wird von der Referenzoberfläche 10 des Referenzsubstrats 11 reflektiert, wird von dem Strahlteiler 9 reflektiert und fällt ebenso auf den Bereich 13₁ des Detektors 13. Somit detektiert der Detektor 13 in dem Bereich 13₁ eine Überlagerung von Referenzlicht mit Licht, welches von dem Oberflächenbereich 17₁ der Oberfläche 17 des Objekts 16 reflektiert wurde, wobei das Licht vor und nach der Reflektion an der Oberfläche die optische Komponente 7₁ durchsetzt. Analog dazu werden Teile 3₂ , 3₃ , 3₄ _, 3₅ , 3₆ des Meßlichtstrahls 3, welche die optischen Komponenten 7₂ , 7₃ , 7₄ _, 7₅ bzw. 7₆ durchsetzt haben, von der Oberfläche 17 des Objekts 16 reflektiert worden sind, wiederum die optischen Komponenten 7₂ , 7₃ , 7₄ durchsetzt haben und an dem Strahlteiler 9 reflektiert worden sind, auf Bereiche 13₂ , 13₃ , 13₄ _, 13₅ bzw. 13₆ des Detektors 13 abgebildet, von denen lediglich Bereiche 13₂ und 13₃ illustriert sind. Auf diese Bereiche treffen ebenso Teile des Meßlichtstrahls 3, welche von der Referenzoberfläche 10 des Referenzsubstrats 11 reflektiert wurden und an dem Strahlteiler 9 reflektiert wurden. 1 shows a measuring device 1 for measuring a surface 17 an object 16 according to an embodiment of the present invention. The measuring device 1 includes a laser 2 for generating light 3 ' , light 3 ' passes through the beam shaper 4 to a measuring light beam 3 to build. measuring light beam 3 is formed of substantially planar wavefronts. measuring light beam 3 passes through a beam splitter 9 and a reference substrate 11 to an optics assembly 5 to enforce. The optics assembly 5 includes six focusing optical components 7 ₁ . 7 ₂ ... 7 ₆ only three of which are shown. Each focusing optical component 7 ₁ ... 7 ₆ is a major axis 8 ₁ ... 8 ₆ assigned. The part 3 ₁ of the measuring light beam 3 which is the optical component 7 ₁ interspersed, becomes the main axis 8 ₁ bundled out at a distance f behind the optical component 7 ₁ to converge on one point. At a distance A (x, y) behind the optical component 7 ₁ (below in 1 ) is a surface area 17 ₁ the surface 17 of the object 16 which includes the point (x, y). A part 3 ₁ of the measuring light beam 3 which is the optical component 7 ₁ has penetrated, forms a bundle of light 15 ₁ that of the surface area 17 ₁ the surface 17 of the object 16 is reflected to a reflected light beam 18 ₁ to build. The reflected light beam 18 ₁ passes through the optical component 7 ₁ , passes through the reference substrate 11 , is from the beam splitter 9 reflects, and meets in one area 13 ₁ on the spatially resolving detector 13 , The spatially resolving detector 13 comprises a plurality of photosensitive segments, such as pixels. An area 3 ₁ of the measuring light beam 3 which is the optical component 7 ₁ has penetrated, from the surface area 17 ₁ the surface 17 of the object 16 was reflected, the optical component 7 ₁ Once again, it will be in one area 13 ₁ of the detector 13 detected. Part of the area 3 ₁ of the measuring light beam 3 which the beam splitter 9 interspersed, is from the reference surface 10 of the reference substrate 11 is reflected by the beam splitter 9 Reflects and also falls on the area 13 ₁ of the detector 13 , Thus, the detector detects 13 in that area 13 ₁ a superposition of reference light with light, which differs from the surface area 17 ₁ the surface 17 of the object 16 was reflected, wherein the light before and after the reflection at the surface of the optical component 7 ₁ interspersed. Analogously, parts become 3 ₂ . 3 ₃ . 3 ₄ _. 3 ₅ . 3 ₆ of the measuring light beam 3 which are the optical components 7 ₂ . 7 ₃ . 7 ₄ _. 7 ₅ respectively. 7 ₆ have intervened, from the surface 17 of the object 16 have been reflected, again the optical components 7 ₂ . 7 ₃ . 7 ₄ have interspersed and at the beam splitter 9 have been reflected on areas 13 ₂ . 13 ₃ . 13 ₄ _. 13 ₅ respectively. 13 ₆ of the detector 13 pictured, of which only areas 13 ₂ and 13 ₃ are illustrated. Parts of the measuring light beam also hit these areas 3 , which from the reference surface 10 of the reference substrate 11 were reflected and at the beamsplitter 9 were reflected.

Mit dem Detektor 13 ist ein Auswertesystem 28 verbunden, welches die von dem Detektor 13 detektierten Bilder empfängt und auswertet. Das Auswertesystem umfasst einen Monitor 28₁ , einen Computer 28₂ , eine Tastatur 28₃ , und einen Speicher 28₄ . Das Auswertesystem 28 ist dazu ausgebildet, aus der Zusammenstellung der Interferogramme aus den Bereichen 13₁ , 13₂ , 13₃ , 13₄ , 13₅ , 13₆ Werte zu berechnen, welche Abstände der optischen Komponenten 7₁ ,..., 7₆ von den jeweiligen Oberflächenbereichen 17₁ ,..., 17₆ der Oberfläche 17 des Objekts 16, welche jeweils Schnittpunkte der Hauptachsen 8₁ bis 8₄ mit der Oberfläche umfassen, repräsentieren. Mit einer Aufnahme des Detektors 13 können somit sechs verschiedene Abstandswerte, welche eine Oberflächenform der zu vermessenden Oberfläche 17 des Objekts 16 repräsentieren, bestimmt werden. Mit Hilfe einer Auswertesoftware wird an diese sechs Abstandswerte ein Polynom zweiten Grades in den unabhängigen Koordinaten x und y angepaßt gemäß f1(x, y) = a0 + a1 x + a2 y + a3 x2+ a4 xy + a5 y2 With the detector 13 is an evaluation system 28 connected to that of the detector 13 receives and evaluates detected images. The evaluation system includes a monitor 28 ₁ , a computer 28 ₂ , a keyboard 28 ₃ , and a memory 28 ₄ , The evaluation system 28 is trained to compile the interferograms from the fields 13 ₁ . 13 ₂ . 13 ₃ . 13 ₄ . 13 ₅ . 13 ₆ Calculate values which distances of the optical components 7 ₁ , ..., 7 ₆ from the respective surface areas 17 ₁ , ..., 17 ₆ the surface 17 of the object 16 , which are intersections of the main axes 8 ₁ to 8 ₄ with the surface include. With a recording of the detector 13 Thus, six different distance values, which is a surface shape of the surface to be measured 17 of the object 16 represent, be determined. With the aid of an evaluation software, a polynomial of the second degree in the independent coordinates x and y is adapted to these six distance values according to f 1 (x, y) = a 0 + a 1 x + a 2 y + a 3 x 2 + a 4 xy + a 5 y 2

Dabei repräsentieren die Koeffizienten a₀, a₁ und a₂ Justagefreiheitsgrade und können unbeachtet bleiben. Mit a₃, a₄ und a₅ steht ein kleines Flächenelement der zu vermessenden Oberfläche 17 des Objekts 16 fest, beschrieben durch eine quadratische Funktion, die lokale Krümmung und Torus in erster Nährung beschreibt. Um eine Oberflächenform der gesamten Oberfläche des Objekts 16 zu ermitteln, ist es notwendig, eine Vielzahl von Flächenelementen 17, 17', 17'', usw. der Oberfläche zu vermessen, diese mit dem oben beschriebenen Polynom zu beschreiben, und die Vielzahl von Polynomanpassungen zur Bestimmung einer Repräsentation der gesamten Oberfläche zusammenzusetzen. Dazu können sogenannte "Stiching-Verfahren" verwendet werden.The coefficients a ₀ , a ₁ and a _{2 represent} adjustment degrees of freedom and can be disregarded. With a ₃ , a ₄ and a ₅ is a small surface element of the surface to be measured 17 of the object 16 fixed, described by a quadratic function that describes local curvature and torus in the first approximation. To give a surface shape of the entire surface of the object 16 To determine, it is necessary to use a variety of surface elements 17 . 17 ' . 17 '' , etc., to survey the surface, describe it with the polynomial described above, and assemble the plurality of polynomial fits to determine a representation of the entire surface. For this purpose, so-called "Stiching methods" can be used.

Die Optik-Komponente 5 der Meßvorrichtung kann durch eine Optik-Komponente 5' ersetzt werden, welche anstatt 6 optischen Elementen 10 optische Komponenten umfasst. Damit ist es möglich, gleichzeitig 10 Abstandswerte in einem Oberflächenbereich der zu vermessenden Oberfläche zu ermitteln, um ein Polynom dritten Grades gemäß f2(x, y) = a0 + a1 x + a2 y + a3 x2 + a4 xy + a5 y2 + a6 x3 + a7 x2y + a8 xy2 + a9 y3 durch Ermittlung der Koeffizienten a₀, a₁, a₂,..., a₉ aus den Abstandswerten anzupassen. Damit ist eine Oberflächenform eines Oberflächenbereiches mit höherer Genauigkeit beschreibbar. Zur Repräsentation der gesamten Oberfläche werden die Informationen über die Oberflächenformen in den vermessenen Oberflächenbereichen wie oben beschrieben zusammengesetzt.The optics component 5 the measuring device can by an optical component 5 ' be replaced, which instead of 6 optical elements 10 includes optical components. It is thereby possible to determine 10 distance values in a surface area of the surface to be measured at the same time, in accordance with a third degree polynomial f 2 (x, y) = a 0 + a 1 x + a 2 y + a 3 x 2 + a 4 xy + a 5 y 2 + a 6 x 3 + a 7 x 2 y + a 8th xy 2 + a 9 y 3 by determining the coefficients a ₀ , a ₁ , a ₂ , ..., a ₉ from the distance values. Thus, a surface shape of a surface area can be described with higher accuracy. To represent the entire surface, the information about the surface shapes in the measured surface areas is assembled as described above.

Um weitere Flächenelemente 17', 17'',... usw. der zu vermessenden Oberfläche 17 des Objekts 16 vermessen zu können, umfaßt die Meßvorrichtung 1 weiterhin eine Halterung 26 zum Haltern des Objekts 16, einen Motor 27, um die Halterung zusammen mit dem darauf gehalterten Objekt 16 entlang einer Schiene 31 in Richtung oder Gegenrichtung des Pfeils 32 zu verschieben. Nach einem solchen Verschieben der Halterung und somit des Objekts 16 kann ein weiteres Flächenelement 17' analog zu dem oben geschilderten Verfahren vermessen werden und eine Repräsentation der Oberflächenform dieses Flächenelements erhalten werden. Nach einer analogen Vermessung einer Vielzahl derartiger Flächenelemente der zu vermessenden Oberfläche 17 kann eine Repräsentation einer Oberflächenform für die gesamte zu vermessende Oberfläche 17 erhalten werden.To more surface elements 17 ' . 17 '' , ... etc. of the surface to be measured 17 of the object 16 to measure, includes the measuring device 1 continue a bracket 26 for holding the object 16 , a motor 27 to the holder together with the object held thereon 16 along a rail 31 in the direction or opposite direction of the arrow 32 to move. After such a displacement of the holder and thus of the object 16 can be another surface element 17 ' are measured analogously to the above-described method and a representation of the surface shape of this surface element can be obtained. After an analogous measurement of a plurality of such surface elements of the surface to be measured 17 can be a representation of a surface shape for the entire surface to be measured 17 to be obtained.

In dem dargestellten Beispiel ist die Optik-Baugruppe 5 aus sechs Computer generierten Hologrammen aufgebaut, welche in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind. Dabei gibt es zwei verschiedene Richtungen, in welchen die verschiedenen optischen Komponenten voneinander beabstandet sind.In the example shown, the optics assembly is 5 built from six computer generated holograms, which are arranged in a plane next to each other. There are two different directions in which the different optical components are spaced apart.

2 illustriert eine Meßvorrichtung 1a zum Vermessen einer Oberfläche gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Viele Elemente, welche in 2 dargestellt sind, sind Elementen analog, welche in 1 dargestellt sind, wobei die in 2 dargestellten Elemente durch Nachstellen des Buchstabens a hinter eine Ziffer, mit welcher ein analoges Element in 1 dargestellt wurde, bezeichnet sind. Ein wesentlicher Unterschied der Meßvorrichtung 1a zu der in 1 dargestellten Meßvorrichtung 1 ist, daß das Referenzsubstrat 11a an einer anderen Stelle angeordnet ist als das Referenzsubstrat 11, welches in 1 gezeigt ist. Durch die in 2 gezeigte Anordnung ist es möglich, die Referenzoberfläche 10a des Referenzsubstrats 11a derart anzuordnen, daß ein optischer Weg, welcher entlang einer Richtung R_r des Meßlichtstrahls 3 von dem Strahlteiler 9 zu der Referenzoberfläche 10a des Referenzsubstrats 11a durchlaufen wird, gleich einem optischen Weg ist, welcher von dem Meßlichtstrahl 3 von dem Strahlteiler 9 bis zur Oberfläche 17 des Objekts 16 entlang einer Richtung R_M durchlaufen wird, oder innerhalb der Kohärenzlänge des verwendeten Lichts gleich ist. Die Anforderungen an die Lichtquelle 2a hinsichtlich einer Kohärenzlänge des von ihr ausgesendeten Meßlichtstrahls 3a zum Erzeugen des gewünschten Interferenzmusters sind somit geringer als die Anforderungen an die Lichtquelle 2, welche in der Ausführungsform der 1 verwendet wird. 2 illustrates a measuring device 1a for measuring a surface according to another embodiment of the present invention. Many elements in 2 are shown, elements are analogous, which in 1 are shown, wherein the in 2 shown elements by adjusting the letter a behind a number, with which an analog element in 1 is shown, are designated. An essential difference of the measuring device 1a to the in 1 illustrated measuring device 1 is that the reference substrate 11a is disposed at a position other than the reference substrate 11 which is in 1 is shown. By the in 2 As shown, it is possible to use the reference surface 10a of the reference substrate 11a to be arranged such that an optical path which along a direction R _{r of} the measuring light beam 3 from the beam splitter 9 to the reference surface 10a of the reference substrate 11a is equal to an optical path, which of the measuring light beam 3 from the beam splitter 9 to the surface 17 of the object 16 is passed through along a direction R _M , or is equal within the coherence length of the light used. The requirements for the light source 2a in terms of a coherence length of the measuring light beam emitted by it 3a for generating the desired interference pattern are thus less than the requirements of the light source 2 , which in the embodiment of the 1 is used.

3 illustriert eine Meßvorrichtung 1b zum Vermessen einer Oberfläche 17 eines Objekts 16 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wiederum sind der in 1 gezeigten Ausführungsform analoge Elemente mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet. Während in den in 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen eine Optik-Baugruppe zur Anwendung kam, welche transmissive fokussierende optische Komponenten umfaßt, kommt in der in 3 gezeigten Ausführungsform eine Optik-Baugruppe 5b zur Anwendung, welche reflektierende fokussierende optische Komponenten 7₁b,..., 7₆b umfasst. Von den im ganzen sechs fokussierenden optischen Komponenten, welche in der Optik-Baugruppe 5b umfaßt sind, sind wiederum nur drei gezeigt. Ein Teil 3₁b des Meßlichtstrahls 3b durchsetzt den Strahlteiler 9b, und trifft auf die optische Komponente 7₁b, von welcher er reflektiert und fokussiert wird, um von einem Oberflächenbereich 17₁ umfassend den Punkt (x, y) der Oberfläche 17 des Objekts 16 reflektiert zu werden, auf die optische Komponente 7₁b zu treffen, von dieser reflektiert und konvergiert zu werden und von dem Strahlteiler 9b reflektiert zu werden, um auf den Detektor 13b in einem Bereich 13₁b aufzutreffen. Auf den gleichen Bereich 13₁b des Detektors 13b trifft auch Meßlicht 3b, welches von dem Strahlteiler 9b reflektiert wurde, von der Referenzoberfläche 10b des Referenzsubstrats 11b reflektiert wurde und den Strahlteiler 9b durchsetzte. Somit wird in einem Bereich 13₁b des Detektors 13b ein Interferenzmuster detektiert, welches durch Überlagerung von Referenzlicht mit Licht entsteht, welches von der Oberfläche 17 des Objekts 16 aus einem Bereich reflektiert wurde, wobei das Licht vor und nach der Reflexion die optische Komponente 7₁b durchsetzte. 3 illustrates a measuring device 1b for measuring a surface 17 an object 16 according to another embodiment of the present invention. Again, the in 1 embodiment shown analogous elements with similar reference numerals. While in the in 1 and 2 In embodiments shown, an optical assembly comprising transmissive focusing optical components has been used in the art 3 shown embodiment, an optical assembly 5b for use, which reflective focusing optical components 7 ₁ b , ..., 7 ₆ b includes. Of the six focusing optical components included in the optical assembly 5b In turn, only three are shown. A part 3 ₁ b of the measuring light beam 3b passes through the beam splitter 9b , and hits the optical component 7 ₁ b from which it is reflected and focused to from a surface area 17 ₁ comprising the point (x, y) of the surface 17 of the object 16 to be reflected on the optical component 7 ₁ b to be reflected by this and converged and by the beam splitter 9b to be reflected to the detector 13b in one area 13 ₁ b impinge. On the same area 13 ₁ b of the detector 13b also hits measuring light 3b which is from the beam splitter 9b was reflected from the reference surface 10b of the reference substrate 11b was reflected and the beam splitter 9b prevailed. Thus, in one area 13 ₁ b of the detector 13b an interference pattern is detected, which results from superposition of reference light with light, which from the surface 17 of the object 16 was reflected from an area, the light before and after the reflection, the optical component 7 ₁ b prevailed.

4a zeigt eine Optik-Baugruppe 5 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche in der in 1 dargestellten Meßvorrichtung verwendet wird. Die Optik-Baugruppe 5 umfaßt sechs fokussierende optische Komponenten 7₁ ,...., 7₆ . Die fokussierenden optischen Komponenten 7₁ ...7₆ umfassen jeweils Einpassungen 23₁ ,..., 23₆ , und Computer generierte Hologramme 22₁ ,..., 22₆ . Die Computer generierten Hologramme 22₁ ,..., 22₆ sind in ihrem vollen Durchmesser d mit Licht durchsetzbar, wobei der Durchmesser d einen Durchmesser eines Kreises repräsentiert, welcher einen Bereich der optischen Komponenten 7₁ ,..., 7₆ repräsentiert, welcher eine fokussierende Wirkung auf durchtretendes Licht hat. Die Einpassungen 23₁ ,..., 23₆ und die Computer generierten Hologramme 22₁ ,..., 22₆ sind einstückig mit einem Substrat 24. Die Computer generierten Hologramme 22₁ ,..., 22₆ sind durch konzentrische Kreise mit gemeinsamem Mittelpunkt gebildet, wobei die Kreise Vertiefungen im Substrat 24 repräsentieren, welche durch dazwischenliegende Stege 25₁ ,..., 25₆ getrennt sind. In dem hier gezeigten Beispiel beeinflußt ein Computer generiertes Hologramm 22₁ bis 22₆ lediglich die Phase von hindurchtretendem Licht. In dem hier gezeigten Beispiel sind sämtliche sechs Computer generierten Hologramme gleich strukturiert, wodurch eine gleiche Wirkung auf hindurchtretendes Licht erreicht wird. Insbesondere wird einen im wesentlichen ebene Wellefront durch die Computer generierten Hologramme 22₁ bis 22₆ der Optik-Baugruppe 5 in sechs Teilstrahlen gebündelt, welchen in sechs Brennpunkten fokussiert werden. Wegen der gleichen Strukturierung der Computer generierten Hologramme 22₁ bis 22₆ der Optik-Baugruppe 5 liegen die Brennpunkte aller sechs Computer generierter Hologramme für Licht bestimmter Wellenlänge in einer Ebene parallel zu der Ebene des Substrats 24. In dieser Ebene sollte eine Tangentialebene einer zu vermessenden Oberfläche 17 eines Objekts 16 liegen. Der Durchmesser d eines Computer generierten Hologramms 22₁ ,..., 22₆ beträgt 11 mm, die Brennweite f beträgt 5 mm für Licht einer Wellenlänge von 632,8 nm und ein Durchmesser der gesamten Optik-Baugruppe 5 beträgt 22 mm in der hier gezeigten Ausführungsform. 4a shows an optical assembly 5 according to an embodiment of the present invention, which in the in 1 shown measuring device is used. The optics assembly 5 includes six focusing optical components 7 ₁ , ...., 7 ₆ , The focusing optical components 7 ₁ ... 7 ₆ each include adjustments 23 ₁ , ..., 23 ₆ , and computer generated holograms 22 ₁ , ..., 22 ₆ , The computers generated holograms 22 ₁ , ..., 22 ₆ are permeable in their full diameter d with light, wherein the diameter d represents a diameter of a circle, which is a range of the optical components 7 ₁ , ..., 7 ₆ which has a focusing effect on passing light. The adjustments 23 ₁ , ..., 23 ₆ and the computer generated holograms 22 ₁ , ..., 22 ₆ are integral with a substrate 24 , The computers generated holograms 22 ₁ , ..., 22 ₆ are formed by concentric circles with a common center, the circles depressions in the substrate 24 represent, which by intervening webs 25 ₁ , ..., 25 ₆ are separated. In the example shown here, a computer generated hologram affects 22 ₁ to 22 ₆ only the phase of passing light. In the example shown here, all six computer-generated holograms have the same structure, whereby an equal effect on passing light is achieved. In particular, a substantially planar wave front is generated by computer generated holograms 22 ₁ to 22 ₆ the optical assembly 5 bundled into six partial beams, which are focused in six focal points. Because of the same structuring of the computer generated holograms 22 ₁ to 22 ₆ the optical assembly 5 For example, the focal points of all six computer generated holograms for light of a particular wavelength lie in a plane parallel to the plane of the substrate 24 , In this plane should be a tangential plane of a surface to be measured 17 an object 16 lie. The diameter d of a computer generated hologram 22 ₁ , ..., 22 ₆ is 11 mm, the focal length f is 5 mm for light of a wavelength of 632.8 nm and a diameter of the entire optical assembly 5 is 22 mm in the embodiment shown here.

4b zeigt Bilddaten 29 von dem ortsauflösenden Lichtdetektor 13, welche Bildbereiche 13₁ ,..., 13₆ umfassen. In den Bildbereichen 13₁ ,..., 13₆ sind Interferogramme detektiert, welche durch Überlagerung von Referenzlicht mit Licht entstehen, welches durch die optischen Komponenten 7₁ ,..., 7₆ hindurchgetreten ist, von den Oberflächenbereichen 17₁ ,..., 17₆ der Oberfläche 17 des Objekts 16 reflektiert wurde, und wiederum durch die optischen Komponenten 7₁ ,..., 7₆ hindurchgetreten ist. Sämtliche in die Bildbereichen 13₁ ,..., 13₆ abgebildeten Interferogramme zeigen eine unterschiedliche Anzahl von konzentrischen Kreisen mit einem jedem Bildbereich 13₁ bis 13₆ zugeordneten Mittelpunkt. Das Auswertesystem 28, 28a wird zur Bildauswertung der Bilddaten 29 eingesetzt. Zunächst werden die Bildbereiche 13₁ ,..., 13₆ der Bilddaten 29 identifiziert und extrahiert. Für jeden Bildbereich 13₁ ,..., 13₆ wird sodann das darin abgebildete Interferogramm ausgewertet. Bereiche, wo Referenzlicht und von an der Oberfläche des Objekts 16 reflektiertes Licht konstruktiv überlagert, erscheinen hell, Bereiche, wo diese destruktiv interferieren, erscheinen dunkel. Die Zahl und Größe der hellen und dunklen Kreise wird bestimmt. Aus der für jeden Bildbereich 13₁ ,..., 13₆ bestimmten Zahl der Kreise und deren Durchmesser wird auf einen Abstand von der jeweils entsprechenden optischen Komponente 7₁ ,..., 7₆ zu dem jeweils entsprechenden Oberflächenbereich 17₁ ,..., 17₆ der Oberfläche 17 des Objekts 16 rückgeschlossen. Somit werden sechs Abstandswerte durch die Auswertung der Bilddaten 29 erhalten. 4b shows image data 29 from the spatially resolving light detector 13 , which image areas 13 ₁ , ..., 13 ₆ include. In the picture areas 13 ₁ , ..., 13 ₆ Interferograms are detected, which result from the superposition of reference light with light, which is caused by the optical components 7 ₁ , ..., 7 ₆ has passed through, from the surface areas 17 ₁ , ..., 17 ₆ the surface 17 of the object 16 was reflected, and again through the optical components 7 ₁ , ..., 7 ₆ has passed through. All in the picture areas 13 ₁ , ..., 13 ₆ Imaged interferograms show a different number of concentric circles with each image area 13 ₁ to 13 ₆ associated midpoint. The evaluation system 28 . 28a becomes the image evaluation of the image data 29 used. First, the image areas 13 ₁ , ..., 13 ₆ the image data 29 identified and extracted. For every image area 13 ₁ , ..., 13 ₆ then the interferogram imaged therein is evaluated. Areas where reference light and from at the surface of the object 16 Structurally superimposed on reflected light, they appear bright; areas where they interfere destructively appear dark. The number and size of the light and dark circles is determined. From the for every picture area 13 ₁ , ..., 13 ₆ certain number of circles and their diameter is at a distance from the respective corresponding optical component 7 ₁ , ..., 7 ₆ to the corresponding surface area 17 ₁ , ..., 17 ₆ the surface 17 of the object 16 inferred. Thus, six distance values are obtained by the evaluation of the image data 29 receive.

5 illustriert ein Zustandekommen der in 4b illustrierten Interferenzmuster. In den 5a, 5b und 5c fällt jeweils ein Teil 3₁ , 3₂ und 3₃ des Meßlichtstrahls 3 von oben auf die optische Komponente 7₁ , 7₂ bzw. 7₃ ein. 5 illustrates a state of in 4b illustrated interference pattern. In the 5a . 5b and 5c falls one part each 3 ₁ . 3 ₂ and 3 ₃ of the measuring light beam 3 from the top to the optical comm ponente 7 ₁ . 7 ₂ respectively. 7 ₃ one.

Da die drei optischen Komponenten jeweils ein Computer generiertes Hologramm umfassen (22₁ , 22₂ , 22₃ ), welches eine gleiche Struktur hat, wird die ebene einfallende Welle einer bestimmten Wellenlänge in einem Punkt M im Abstand f hinter der jeweiligen optischen Komponente fokussiert.Since the three optical components each comprise a computer-generated hologram ( 22 ₁ . 22 ₂ . 22 ₃ ) having a similar structure, the plane incident wave of a certain wavelength is focused at a point M at the distance f behind the respective optical component.

In dem in 5a gezeigten Beispiel liegt dieser Punkt M genau in Höhe eines Bereichs 17₁ der Oberfläche 17 des Objekts 16, so daß von diesem Bereich 17₁ nach Reflexion der einfallenden, im wesentlichen sphärischen, konvergenten Welle 15₁ eine im wesentlichen sphärische divergente Welle 18₁ ausgeht. Bei Durchtritt durch die optische Komponente 7₁ wird die auslaufende Welle 18₁ in eine ebene Welle 18'₁ umgeformt. Diese überlagert sich mit einem Teil 3₁ des Meßlichtstrahls 3, welcher von der Referenzoberfläche 10 des Referenzsubstrats 11 als Welle 19₁ reflektiert wurde. Somit interferieren zwei ebene Wellen 19₁ und 18'₁ miteinander, was ein Interferenzmuster gleichförmiger Intensität ergibt. Ein solches Interferenzmuster zeigt somit an, daß der Oberflächenbereich 17₁ einen Abstand von der optischen Komponente 7₁ hat, welcher einer Brennweite f der optischen Komponente 7₁ entspricht.In the in 5a As shown, this point M is exactly in the height of a range 17 ₁ the surface 17 of the object 16 so that from this area 17 ₁ after reflection of the incident, substantially spherical, convergent wave 15 ₁ a substantially spherical divergent wave 18 ₁ emanates. When passing through the optical component 7 ₁ becomes the outgoing wave 18 ₁ in a plane wave 18 ' ₁ reshaped. This is superimposed with a part 3 ₁ of the measuring light beam 3 , which is from the reference surface 10 of the reference substrate 11 as a wave 19 ₁ was reflected. Thus, two plane waves interfere 19 ₁ and 18 ' ₁ with each other, resulting in an interference pattern of uniform intensity. Such an interference pattern thus indicates that the surface area 17 ₁ a distance from the optical component 7 ₁ which has a focal length f of the optical component 7 ₁ equivalent.

5b illustriert den Fall, in welchem ein Oberflächenbereich 17₂ der Oberfläche 17 des Objekts 16 unterhalb einer im Abstand f hinter der optischen Komponente 7₂ befindlichen Brennebene liegt. In diesem Fall ist die einlaufende Welle 15₂ nach einer Überschneidung im Brennpunkt M, welcher um einen Abstand f in Richtung einer Einfallsrichtung des Meßlichtstrahls 3₂ hinter der optischen Komponente 7₂ liegt, divergent, wenn sie auf den Oberflächenbereich 17₂ der Oberfläche 17 trifft. Die von der Oberfläche reflektierte Welle 18₂ hat somit eine geringere Divergenz als die Welle 18₁ , welche von dem Punktbereich des in der Fokusebene liegenden Oberflächenbereichs 17₁ in 5a reflektiert wurde. Nach Durchtritt der Welle 18₂ durch die optische Komponente 7₂ ist somit eine konvergente Welle 18'₂ gebildet. Durch Überlagerung einer der Welle 19₁ analogen Welle 19₂ entsteht somit ein Interferenzmuster, welches konzentrische Ringe mit gemeinsamem Mittelpunkt aufweist, hier als Schnittpunkte der ebenen Welle 19₂ mit der Welle 18'₂ angedeutet. Die Anzahl und Größe der Ringe enthalten Informationen über eine Krümmung der reflektierten Welle 18₂', welche von dem Abstand Δ des Oberflächenbereichs 17₂ der Oberfläche 17 des Objekts 16 von dem Punkt M, welcher in einem Abstand f hinter der optischen Komponente 7₂ in der Brennebene liegt, abhängt. 5b illustrates the case in which a surface area 17 ₂ the surface 17 of the object 16 below one at a distance f behind the optical component 7 ₂ located focal plane is located. In this case, the incoming wave 15 ₂ after an overlap in the focal point M, which by a distance f in the direction of an incident direction of the measuring light beam 3 ₂ behind the optical component 7 ₂ lies, divergent, when on the surface area 17 ₂ the surface 17 meets. The reflected wave from the surface 18 ₂ thus has less divergence than the wave 18 ₁ which are from the dot area of the surface area lying in the focal plane 17 ₁ in 5a was reflected. After passage of the wave 18 ₂ through the optical component 7 ₂ is thus a convergent wave 18 ' ₂ educated. By overlaying one of the shaft 19 ₁ analog wave 19 ₂ Thus arises an interference pattern having concentric rings with a common center, here as intersections of the plane wave 19 ₂ with the wave 18 ' ₂ indicated. The number and size of the rings contain information about a curvature of the reflected wave 18 ₂ ' , which is the distance Δ of the surface area 17 ₂ the surface 17 of the object 16 from the point M, which is at a distance f behind the optical component 7 ₂ in the focal plane depends.

5c illustriert ein Beispiel, in welchem ein Oberflächenbereich 17₃ der Oberfläche 17 des Objekts 16 in einem Abstand hinter der optischen Komponente 7₃ liegt, welcher kleiner ist als der Brennebenenabstand f von der optischen Komponente 7₃ . Wie in diesem Beispiel illustriert ist, ist zunächst die an dem Oberflächenbereich 17₃ reflektierte Welle 18₃ konvergent und oberhalb des Überkreuzungspunktes M' divergent, bevor sie auf die optische Komponente 7₃ trifft. Da der Punkt M' um 2·Δ näher an der optischen Komponente 7₃ liegt als der Fokuspunkt M, welcher im Abstand f hinter der optischen Komponente liegt, ist somit die auf die optische Komponente treffende Lichtwelle 18₃ in einem stärkeren Maße divergent als die Welle 18₁ , welche in der 5a auf die optische Komponente 7₁ trifft. Nach weiterem Durchtritt der Welle 18₃ durch die optische Komponente 7₃ ist somit eine Welle 18'₃ gebildet, welche weiterhin divergent ist. Der Grad der Divergenz oder ein Krümmungsradius der Welle 18'₃ ist dabei abhängig von einem Abstand Δ des Oberflächenbereichs 17₃ von dem Fokuspunkt M im Abstand f hinter der optischen Komponente 7₃ . Die Welle 18'₃ überlagert sich sodann mit einer Welle 19₃ , welche analog der Welle 19₁ bzw. 19₂ ist, welche in 5a und 5b illustriert sind. Somit werden auf dem dieser optischen Komponente zugeordneten Interferenzmuster in dem Bereich 13₃ des Detektors 13 Ringe oder konzentrische Kreise 35₃ detektiert, welche einen gemeinsamen Mittelpunkt haben, und deren Anzahl und Größe von dem Abstand Δ der Oberfläche 17 in dem Oberflächenbereich 17₃ von dem Fokuspunkt M abhängen. 5c illustrates an example in which a surface area 17 ₃ the surface 17 of the object 16 at a distance behind the optical component 7 ₃ which is smaller than the focal plane distance f from the optical component 7 ₃ , As illustrated in this example, the first is at the surface area 17 ₃ reflected wave 18 ₃ convergent and above the crossover point M 'divergent before moving to the optical component 7 ₃ meets. Since point M 'is closer to the optical component by 2 · Δ 7 ₃ is located as the focal point M, which lies behind the optical component at a distance f, is thus the incident on the optical component light wave 18 ₃ divergent to a greater degree than the wave 18 ₁ which in the 5a on the optical component 7 ₁ meets. After further passage of the wave 18 ₃ through the optical component 7 ₃ is thus a wave 18 ' ₃ formed, which is still divergent. The degree of divergence or a radius of curvature of the shaft 18 ' ₃ is dependent on a distance Δ of the surface area 17 ₃ from the focal point M at a distance f behind the optical component 7 ₃ , The wave 18 ' ₃ then overlaps with a wave 19 ₃ , which analogous to the wave 19 ₁ respectively. 19 ₂ is which in 5a and 5b are illustrated. Thus, on the interference pattern associated with this optical component in the area 13 ₃ of the detector 13 Rings or concentric circles 35 ₃ detected, which have a common center, and their number and size of the distance Δ of the surface 17 in the surface area 17 ₃ depend on the focus point M.

6 illustriert eine Meßvorrichtung 1c zum Vermessen einer Oberfläche gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein wesentlicher Unterschied der in 6 illustrierten Ausführungsform 1c einer Meßvorrichtung zu der in 1 dargestellten Ausführungsform 1 einer Meßvorrichtung ist, daß die in 6 dargestellte Ausführungsform eine Optik-Baugruppe 5c umfaßt, welche refraktive Linsen 7₁c, 7₂c,..., 7₆c umfaßt. Andere Elemente sind denen der in 1 dargestellten Elemente analog oder ähnlich. 6 illustrates a measuring device 1c for measuring a surface according to another embodiment of the present invention. A major difference in 6 illustrated embodiment 1c a measuring device to the in 1 illustrated embodiment 1 of a measuring device that the in 6 illustrated embodiment, an optical assembly 5c includes which refractive lenses 7 ₁ c . 7 ₂ c , ..., 7 ₆ c includes. Other elements are those of 1 represented elements analog or similar.

7 illustriert eine Optik-Baugruppe 5c, welche in der in 6 dargestellten Ausführungsform einer Meßvorrichtung 1c benutzt wird. Die Baugruppe 5c umfaßt optische Komponenten 7₁c,..., 7₆c, welche jeweils Linsenhalterungen 20₁ ,..., 20₆ und Linsen 21₁ ,..., 21₆ umfassen. Die Linsenhalterungen 20₁ bis 20₆ haltern die Linsen 21₁ ,..., 21₆ und sind untereinander durch Streben 20' verbunden, um eine fest miteinander verbundene Optik-Baugruppe 5c bereitzustellen. 7 illustrates an optical assembly 5c , which in the in 6 illustrated embodiment of a measuring device 1c is used. The assembly 5c includes optical components 7 ₁ c , ..., 7 ₆ c , which each lens holders 20 ₁ , ..., 20 ₆ and lenses 21 ₁ , ..., 21 ₆ include. The lens holders 20 ₁ to 20 ₆ hold the lenses 21 ₁ , ..., 21 ₆ and are among each other through aspiration 20 ' connected to a firmly interconnected optical assembly 5c provide.

8 illustriert eine Form einer Darstellung, eine Oberflächenform eines zu untersuchenden Objekts zu repräsentieren. Eine Fläche 30 repräsentiert eine Oberflächenform über einen Abstandswert A(x, y) der Oberfläche von einer Referenzebene in Abhängigkeit von zwei unterschiedlichen lateralen Richtungen (x, y). 8th Fig. 11 illustrates a form of representation representing a surface shape of an object to be examined. An area 30 represents a surface shape over a distance value A (x, y) of the surface from a reference plane as a function of two different lateral directions (x, y).

9 illustriert eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Vermessen einer Oberfläche eines Objektes gemäß der vorliegenden Erfindung. In Schritt 40 werden aus Meßlicht, welches aus im wesentlichen ebenen Wellenfronten gebildet ist, sechs Teilstrahlen mit Hilfe der Optik-Baugruppe 5 der 4a erzeugt. Diese Teilstrahlen sind nach Durchsetzen der Optik-Baugruppe jeweils konvergierend, d. h. jeder der sechs Teilstrahlen ist aus einem Bündel zusammenlaufender Strahlen gebildet. Diese sechs zusammenlaufenden Strahlenbündel sind auf die Oberfläche des Objektes gerichtet, dessen Oberflächenform untersucht werden soll. Je nach Oberflächenform der Oberfläche können eines oder mehrere der sechs Bündel zusammenlaufender Strahlen vor Auftreffen auf die Oberfläche auf einen Punkt bzw. Bereich zusammengelaufen sein, d. h. die Strahlen dieses oder dieser Bündel überschneiden sich vor Erreichen der Oberfläche des Objektes, sodass das oder die betreffenden Strahlenbündel hinter einem solchen Überschneidungspunkt oder -bereich auseinander laufen und somit divergierend sind. In Schritt 42 wird das Objekt so verschoben, daß ein im nächsten Schritt 44 zu vermessendes Oberflächenfeld in sechs Bereichen beleuchtet wird. Diese Bereiche haben jeweils einen Abstand voneinander, der z. B. einige mm beträgt. Der Abstand kann an die gewünschte Meßgenauigkeit angepasst werden. Die Bereiche können sich jedoch auch überlappen. In Schritt 46 werden auf einem Detektor mit flächig angeordneten Detektorsegmenten Interferenzmuster detektiert, die durch Interferenz der sechs von der Oberfläche reflektierten Teilstrahlen jeweils mit Referenzlicht gebildet werden. Somit sind auf einem von dem Detektor ausgegebenen Bild sechs Interferenzmuster zu sehen. Sie werden in Schritt 48 ausgewertet, um Abstandsinformationen der sechs beleuchteten Bereiche der Oberfläche von der Optik-Baugruppe 5 zu erhalten. Die Abstandsinformationen werden dann zusammen mit Verschiebungskoordinaten des Objektes gespeichert. In Schritt 50 wird abgefragt, ob bereits die gesamte Oberfläche vermessen wurde. Falls nicht, wird das Objekt verschoben, um ein noch nicht vermessenes Oberflächenfeld in sechs Bereichen zu beleuchten. Dieselben Schritte 44, 46, und 48, die bereits beschrieben wurden, werden durchlaufen und die Abstandsinformationen auch für dieses Oberflächenfeld werden gespeichert. Sobald die gesamte Oberfläche des Objektes vermessen worden ist, wird in Schritt 52 die Oberflächenform repräsentiert, z. B. wie in 8 illustriert. Abhängig von der erhaltenen Oberflächenform kann das Objekt bearbeitet werden, bevor es in ein optisches System eingebaut werden kann. 9 illustrates an embodiment of a method for measuring a surface of an object according to the present invention. In step 40 be made of measuring light, which is formed from substantially planar wavefronts, six partial beams using the optical assembly 5 of the 4a generated. These sub-beams are respectively converging after passing through the optical assembly, ie each of the six sub-beams is formed from a bundle of converging beams. These six converging beams are directed at the surface of the object whose surface shape is to be examined. Depending on the surface shape of the surface, one or more of the six bundles of converging rays may be converged on a spot before impacting the surface, ie, the rays of this or these bundles overlap before reaching the surface of the object, such that the respective beam (s) diverge behind such an overlap point or range and are thus divergent. In step 42 the object is moved so that one in the next step 44 to be surveyed surface field is illuminated in six areas. These areas each have a distance from each other, the z. B. is a few mm. The distance can be adapted to the desired measurement accuracy. However, the areas may overlap. In step 46 be detected on a detector with areal detector segments interference pattern formed by interference of the six reflected from the surface of the sub-beams each with reference light. Thus, six patterns of interference are seen on an image output from the detector. They will step in 48 evaluated to provide distance information of the six illuminated areas of the surface of the optics assembly 5 to obtain. The distance information is then stored together with displacement coordinates of the object. In step 50 it is queried whether the entire surface has already been measured. If not, the object is moved to illuminate an unexplored surface field in six areas. The same steps 44 . 46 , and 48 which have already been described are traversed and the distance information also for this surface field is stored. Once the entire surface of the object has been measured, in step 52 the surface shape represents, for. B. as in 8th illustrated. Depending on the surface shape obtained, the object can be processed before it can be incorporated into an optical system.

Claims

measuring device for measuring a surface an object comprising: a light source for generating a measuring light beam, a Optic assembly containing a number of at least three separately includes focusing optical components whose main axes offset are arranged side by side; at least one in a beam path of the measuring light beam arranged beam splitter; a reference surface; and a spatially resolving light detector, in which the light source, the beam splitter and the optical assembly relative to each other such are arranged that of the light source emitted and the focusing optical components passing measuring light on the surface meets, the optics assembly, the beam splitter and the light detector are arranged relative to each other such that from the surface reflected measuring light and the measuring optical light passing through the focusing optical components meets the detector, the light source, the beam splitter, the reference area and the detector are arranged relative to each other such that of the Light emitted and reflected from the reference surface light on hits the detector.

measuring device according to claim 1, wherein the optical component is at least one refractive optical element comprises.

measuring device according to claim 1 or 2, wherein the optical component at least a diffractive optical element.

measuring device according to claim 3, wherein the diffractive optical elements of several the optical components comprise a common one-piece substrate, which wearing optical lattice structures, around the focusing optical effects of the optical components provide.

measuring device according to one of the claims 1 to 4, wherein the number of optical components is six is.

measuring device according to claim 5, wherein five optical Components evenly distributed are arranged around a centrally disposed optical component.

measuring device according to one of the claims 1 to 6, wherein the major axes of two immediately adjacent to each other arranged focusing optical elements at an angle arranged less than 2 ° are.

A measuring device according to any one of claims 1 to 7, further comprising a support for the object, and an actuator to the optical assembly re to relocate to the object.

measuring device according to one of the claims 1 to 8, further comprising an evaluation system for receiving image data from the spatially resolving light detector and to output a surface shape the surface representing Measurement data.

measuring device according to claim 9, wherein the evaluation system is designed to for one each image area, one of the focusing optical components is assigned to determine a distance value which is a distance a place of the surface represented by the focusing optical component.

measuring device according to claim 10, wherein the evaluation system is further adapted is to compute parameters from the determined distance values the surface shape represent the surface.

measuring device according to one of the claims 1 to 11, wherein the optical component has a free diameter in a range of more than 2 mm and less than 100 mm.

measuring device according to one of the claims 1 to 12, wherein the optical component has an optical focal length in a range of more than 1 mm and less than 50 mm.

Method for measuring a surface of a Object comprising: Generating measuring light; Forms of measuring light, by at least three converging partial beams of a first part of the measuring light to form at least three spaced apart Areas of the surface to illuminate the object; Reflecting the three partial beams from the surface; judge of the three reflected partial beams together with a second part of the measuring light on a spatially resolving Detector to superimpose each interferent; Analyze of light intensities detected by the detector a surface shape the surface representing the object Measured data too determine.

The method of claim 14, wherein the measurement data is at least three distances which represent at least three areas of the surface of a reference surface.

The method of claim 14 or 15, wherein the measured data curvatures the surface of the object.

A method according to any one of claims 14 to 16, wherein for the method the measuring device according to one of the claims 1 to 13 is used.