DE2518047A1

DE2518047A1 - Interferometer

Info

Publication number: DE2518047A1
Application number: DE19752518047
Authority: DE
Inventors: Francis Hughes Smith
Original assignee: Vickers Ltd
Current assignee: Vickers Ltd
Priority date: 1974-04-24
Filing date: 1975-04-23
Publication date: 1975-11-13
Also published as: JPS50147751A; US3958884A

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH D--8 MCNCHEN 22 Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN 3:cIn»dorfstraBe 10 Dr. r.r. not. W. KÖRBER W <W> ·»««. Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS ? R 1 Q Π £ 7 PATENTANWÄLTE ^ I O U 4 /

"3. April 1975 VICKERS LIMITED

Viokers House

Llillbank Tower, Mill bank

London S.W.1, England

Patentanmeldung

Interferometer

Die Erfindung betrifft Interferometer und ist z.B. bei Mikrointerferometem anwendbar.

Die Mikrointerferometrie läßt sich anwenden, um die Topographie einer Fläche berührungslos zu untersuchen. Bei kikrointerferone tern, bei denen eine Bezugsfläche vorhanden sein muß, kann es jedoch erforderlich werden, anstelle von Mikroskopobjektiven und Gestellen bekannter Art auf besondere Weise konstruierte Interferenzobjektive oder speziell entworfene Mikroskopgestelle zu benutzen, die mit aufeinander abgestimmten Paaren von Objektiven versehen sind.

Zwar lassen sich Differentialinterferenzsysteme in Verbindung mit Objektiven und Mikroskopgestellen bekannter Art benutzen, doch liefern solche Systeme bezüglich eines zu untersuchenden Oberflächenprofils die erste Ableitung, die sich nicht ohne weiteres auswerten läßt, um das tatsächliche Oberflächenprofil zu ermitteln; dies gilt insbesondere für Fälle, in denen eine quantitative Auswertung erforderlich ist.

Ferner sind die bis jetzt bekannten Mikrointerfereometer zum Untersuchen der Topographie von Oberflächen gegen Vibrationen empfindlich, und daher lassen sie sich häufig nicht benutzen, wenn Höhenunterschiede von mehr als etwa

50 Mikrozoll (0,00127 rom) untersuciit werden sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Interferometer zu schaffen, das es bei seiner Benutzung in Verbindung mit einem Mikroskop ermöglicht, die vorstehend genannten Einschränkungen zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist durch die Erfindung ein Interferometer geschaffen worden, das eine optische Baugruppe aufweist, die es ermöglicht, gleichzeitig zwei zueinander kohärente Lichtstrahlenbündel unter verschiedenen Einfallswinkeln auf einen Punkt auf einer zu untersuchenden Fläche fallen zu lassen, und die die reflektierten Lichtstrahlenbündel empfängt, welche durch die Reflexion der beiden zueinander kohärenten Lichtstrahlenbündel an der Fläche erzeugt werden; hierbei weist die optische Baugruppe eine optische Einrichtung auf, die es ermöglicht, die reflektierten Lichtstrahlenbündel mindestens teilweise so zusammenfallen zu lassen, daß sie optisch miteinander interferieren können, wobei die Art der Interferenz in Abhängigkeit von Änderungen des Abstandes von Punkten auf der zu untersuchenden Fläche von einer Bezugsebene variiert.

Im folgenden gilt der Ausdruck "kohärent" nicht nur für Lichtstrahlenbündel, die im strengsten Sinne zueinander kohärent sind, d.h. die sich direkt zur Interferenz bringen lassen, sondern auch für Lichtbündel, die sozusagen potentiell kohärent sind, und zwar in dem Sinne, daß man sie zur Interferenz bringen kann, wenn man sie entsprechend polarisiert.

Wenn die einfallenden Lichtbündel und daher auch die

reflektierten Lichtbündel sufällig in zueinander rechtwink-Iig©n Ebenen polarisiert sindj ist ©s daher erforderlich, entsprechende Komponenten der- reflektierten Idchtbündel zu erzeugen, die in einem gewissen. Ausmaß in einer- gemeinsamen Eben© polarisiert sind, damit es möglich ist, tatsächlich. ©in® Interferenz smsclien den reflektierten Li Girt bündel η herbeizuführen.

if! ■-

Die optischen Einrichtungen der optischen Baugruppe können z.B. dazu dienen, die reflektierten Lichtbündel mindestens teilweise axial zusammenfallen zu lassen, und zwar soweit ihre Fortpflanzüngsachsen in Betracht kommen, jedoch nicht notwendigerweise unter Berücksichtigung der optischen Achse der Baugruppe, so daß ein einziges Lichtbündel gebildet wird, innerhalb dessen Interferenzerscheinungen in Abhängigkeit von Änderungen des Abstandes von Punkten auf der zu untersuchenden Fläche von einer Bezugsebene auftreten können.

Es ist möglich, ein Interferometer nach der Erfindung mit einem Mikroskop so zu vereinigen, daß man ein Mikrointerferometer mit Pupillenscherwirkung ("pupil-shearing microinterferometer") erhält. Bei einer solchen Anordnung ist es z.B. möglich, zwei miteinander kohärente einfallende Lichtbündel dadurch zu erzeugen, daß man eine Amplitudenunterteilung bei einem einzigen Lichtstrahl durchführt, der von einer beleuchteten Öffnung oder einer anderen zweckmäßigen Lichtquelle ausgeht. Eine solche Unterteilung kann z.B. längs des Strahlenwegs des Lichtstrahls in Richtung auf eine zu untersuchende Fläche mit Hilfe der optischen Einrichtungen bewirkt werden, die dazu dienen, die beiden reflektierten Lichtbündel, welche durch die Reflexion der beiden einfallenden Lichtbündel an der Fläche erzeugt werden, mindestens teilweise zusammenfallen zu lassen. Zu den optischen Einrichtungen, die diesem Zweck dienen, kann z.B. eine Interferometerplatte nach Jamin gehören, oder ein oder mehrere doppelbrechende optische Elemente, z.B. Calcitplatten oder doppelbrechende Dubletten, z.B. Dublettenprismen oder Dublettenplatten nach Savart.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Darstellung zur Veranschaulichung der der Erfindung zugrundeliegenden Theorie;

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Fig. 2 eine Darstellung der Verteilung der Beleuchung über... die hintere öffnung einer Ausführungsform eines Mikrointerferometers mit Pupillenscherwirkung;

Fig. 3 eine Darstellung der hinteren öffnung, wie diese von der Bildebene aus erscheint, nachdem in dem Mikrointerferometer eine Pupillenscherwirkung herbeigeführt worden ist;

Fig. 4 eine Darstellung des Aufbaue eines Teils des Mikrointerferometers;

Fig. 5 eine Darstellung des Aufbaus einer zweiten Ausführungsform eines Mikrointerferometers mit Pupillenscherwirkung ;

Fig. 6 eine Darstellung des Aufbaus einer dritten Ausführungsform eines Mikrointerferometers mit Pupillenscherwirkung ;

Fig. 7 eine Darstellung des Aufbaus einer vierten Ausführungsform eines Mikrointerferometers mit Pupillenscherwirkung ; und

Fig. 8 eine Darstellung einer abgeänderten Beleuchtungseinrichtung für ein erfindungsgemäßes Mikrointerferometer.

In Fig. 1 ist eine ebene reflektierende Fläche S in einer oberen Lage durch eine Vollinie dargestellt, und diese Fläche ist durch einen Abstand d von einer eine gestrichelte Linie angedeuteten unteren Lage der Fläche getrennt. Die Fläche S verläuft im rechten Winkel zur optischen Achse O eines Interferometers, mittels dessen die Fläche S mit zwei kohärenten Lichtbündeln i1 und ±2 beleuchtet werden kann, die mit der Fläche die beiden verschiedenen Einfallswinkel Θ1 und Θ2 bilden. Infolge der Reflexion der einfallenden Lichtbündel an der Fläche S werden entsprechende reflektierte Lichtbündel r1 und r2 erzeugt. Es läßt sich zeigen, daß eine axiale Verlagerung der Fläche S über die Strecke d bewirkt, daß der Lichtwegunterschied (LWU) zwischen den beiden reflektierten Strahlen r1 und r2 um einen Betrag d'LWU geändert wird, welche durch den Ausdruck 2nd (cos Θ1 - cos ©2)

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gegeben ist, wobei η die Brechzahl des Mediums bezeichnet, das von den einfallenden Lichtbündelη in Richtung auf die Fläche S durchlaufen wird, und wobei ©1 kleiner ist als ©2.

Grundsätzlich ist es daher möglich, die Größe der axialen Verlagerung d mittels einer interferometrischen Messung von cLWU zu ermitteln, vorausgesetzt, daß cos ©1 und cos ©2 beide bekannt sind. Diese letzteren Informationen sind auf direkte Weise implizit in den beiden zahlenmäßigen Öffnungen enthalten, die für die beiden einfallenden Lichtbündel gewählt werden.

Nimmt man an, daß das Interferometer die einfallenden Lichtbündel auf die Fläche S mit Hilfe eines Immersionsobjektivs mit Hilfe einer numerischen Öffnung 1,3 leitet, die an ihrer hinteren Brennebene so beleuchtet ist, daß die den beiden einfallenden Lichtbündeln zugeordneten numerischen Öffnungen die Werte O,0 und 1,0 annehmen, und daß das Immersionsmedium eine Brechzahl η = 1,524 hat, ist ©1 gleich 0,0 und ©2 gleich 42,7°. Somit ist cos ©1 gleich 1,0 und cos ©2 gleich 0,735» so daß sich für die Differenz cos ©1 cos β2 der Wert 0,265 ergibt. Die Änderung οLWU des Lichtwegunterschiedes zwischen den beiden reflektierten Lichtbündeln als Folge einer axialen Verlagerung der reflektierenden Fläche S hat somit den Wert 0,805. Mit anderen Worten, eine axiale Verlagerung der Fläche S entsprechend einer Wellenlänge würde eine interferometrische Verlagerung um das 0,8-fache eines Interferenzstreifens hervorrufen, und zwar im Gegensatz zu dem entsprechenden Wert von 2 Interferenzstreifen, der sich bei einem Interferometer bekannter Art unter Benutzung einer Bezugsfläche ergibt. Es ist jedoch zu bemerken, daß man die Wellenlänge und die Einfallswinkel der auf die Fläche S gerichteten Lichtbündel so wählen könnte, daß sich für einen bestimmten Anwendungsfall ein geeigneter Eichfaktor ergibt,

Mmmt man alternativ an, daß das Interferometer ein trockenes Objektiv mit der numerischen Öffnung 0,85 besitzt, das so beleuchtet ist, daß die numerischen Öffnungen, welche

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— ο —

den beiden einfallenden Lichtbündelη zugeordnet sind, die Werte 0,0 und 0,71 annehmen, erhält man für €»1 den *»ert 0 und für Θ2 den Wert 4-5°, so daß cos ©1 gleich 1,0 und cos Θ2 gleich 0,71 wird. Unter diesen Umständen ergibt sich ein Eichfaktor mit dem Wert 0,58.

Theoretisch würde es möglich sein, einen Eichfaktor mit dem Wert 1 zu erhalten, wenn man ein "hoch-trockenes" Objektiv benutzt, das so beleuchtet ist, daß sich für die numerischen öffnungen der beiden einfallenden Lichtbündel die Werte 0,0 und 0,87 ergeben. In der Praxis kann jedoch eine Verkleinerung des Eichfaktors die Untersuchung der topographie von gröberen Flächen ermöglichen, welche mit den bis jetzt gebräuchlichen interferometrysehen Verfahren nicht untersucht werden können.

Das benutzte Interferometer kann als Doppelstrahlinterferometer mit gemeinsamem Lichtweg ausgebildet sein, bei dem zwei Lichtbündel auf räumlich getrennten Zonen der hinteren Brennebene eines Objektivs abgebildet werden, so daß es sich um ein Interferometer mit Pupillenscherwirkung handelt. Bei einer solchen Anordnung wurden die beiden Lichtbündel im Idealfall konzentrische ringförmige Zonen der Objektivöffnung beleuchten, damit sich symmetrische Verhältnisse ergeben und eine optimale Helligkeit erzielt wird. Jedoch sind für den hier behandelten Zweck Interferometer bekannter Art, bei denen eine radiale Abscherung oder Beschneidung möglich ist, nicht notwendigerweise geeignet, und daher ist es erforderlich, Interferometer in -Betracht zu ziehen, bei denen mit der bekannteren seitlichen Pupillenscherwirkung gearbeitet wird.

Bei der seitlichen Pupil1eabesohneidung werden die beiden kohärenten Lichtbündel, die auf eine zu untersuchende Fläche geworfen werden sollen, durch miteinander kohärente Beleuchtungszonen erzeugt, die von im wesentlichen gleicher Größe und Form sind; diese Zonen werden mit Hilfe einer Amplitudenteilung eines Beleuchtungslichtstrahls unter Benutzung eines die Welle beschneidenden Strahlenteilers erzeugt. Die Erzeugung zweier solcher Zonen gleicher Große und

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Form scheint jedoch die Möglichkeit auszuschließen, mit einer ringförmigen Beleuchtung zu arbeiten. Es würde naheliegend sein, die Beleuchtung auf virtuelle Punkte zu beschränken, die jeweils auf die zugehörigen Zonen der Objektivöffnung so projiziert werden, daß die Winkel Θ1 und Θ2 genau festgelegt sind, Es ist jedoch zu bemerken, daß der Eichungsausdruck iIiWU = 2nd (cos Θ1 - cos Θ2) nicht notwendigerweise die Anwendung einzelner fester Werte für Θ1 und Θ2 bedingt. Es ist nur erforderlich, daß (cos ©1 - cos ©2) im wesentlichen konstant ist. Daher ist es unnötig, die Beleuchtungszonen auf die Hingzonen zu beschränken, welche den Nennwerten von Ö1 und Θ2 entsprechen. Es ist bekannt, daß Interferenzstreifen, die in der hinteren Brennebene eines gut korrigierten Objektivs erscheinen, bei ihrer Prüfung mittels eines mit seitlicher Beschneidung arbeitenden Interferometers erkennen lassen, daß sie über erhebliche Strecken annähernd geradlinig verlaufen. Dies bedeutet, daß sich schlitzförmige Beleuchtungsöffnungen gegebenenfalls als brauchbar erweisen können.

Symmetriebetrachtungen lassen es als wünschenswert erscheinen, zusätzlich zu den beiden vorstehend behandelten einfallenden Lichtbündeln ein zweites Paar kohärenter Lichtbündel unter entsprechenden Winkeln Θ1 und Θ2 in einer spiegelbildlichen Anordnung zu verwenden. Zu diesem Zweck könnte man zwischen einer Lichtquelle und einem Wellenbeschneidungs-Strahlenteiler zwei einander benachbarte Beleuchtungsöffnungen A und B so anordnen, daß die hintere Brennebene des Objektivs gemäß Fig. 2 durch vier virtuelle Offnungen A1, B1, A2 und B2 beleuchtet würde; hierbei sind die beiden virtuellen Öffnungen A2 und B1 der optischen Achse der Anordnung nahe benachbart, oder sie liegen auf dieser optischen Achse, während die beiden übrigen virtuellen Öffnungen A1 und B2 in diametraler Richtung gleich weit von der optischen Achse entfernt sind. In diesem Fall würden die virtuellen Öffnungen A2 und A1 die unter dem Winkel ©1 einfallenden Lichtbündel erzeugen, während die virtuellen Öffnungen A1 und B2 die unter dem Winkel ©2 einfallenden Lichtbündel erzeugen würden. In Fig. 2 bezeichnet die Strecke s zwischen

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A1 und A2, die gleich dem Abstand zwischen B1 und B2 ist, die seitliche Beschneidung des einfallenden Lichtes durch den verwendeten Strahlenteiler. Nach der Reflexion dieses Lichtes und der nachfolgenden Wiedervereinigung der seitlich beschnittenen Komponenten der-Strahlen erhält man das in i'ig. dargestellte Ergebnis, wobei zu erkennen ist, daß die Bilder der öffnungen A und B jetzt wieder vereinigt sind, während die Pupille des Objektivs beschnitten worden ist.

Fig. 4- zeigt einen Teil eines Pupillenbeschneidungs-Mikrointerferometers, bei dem ein Beleuchtungsöffnungssystem vorhanden ist, das dem im vorstehenden Absatz beschriebenen ähnelt. Bei diesem Mikrointerferometer dienen eine Lampe und eine Kondensorlinse (nicht dargestellt) dazu, zwei schlitzförmige Öffnungen 1 und 1' einer Blende 2 zu beleuchten. Von den öffnungen 1 und 1' ausgehende Lichtbündel werden durch einen Polarisator 3> eine Gesichtsfeldblende 4- und eine Feldlinse in Form einer Sammellinse zu einer halbreflektierenden Platte 6 geleitet, die unter 45° gegen eine optische Achse geneigt ist, deren Lage durch die Elemente 2, 3» 4- und 5 bestimmt ist. Der Polarisator 3 ist so orientiert, daß das aus ihm austretende Licht in einer gegen die Zeichenebene von Fig. 1 geneigten Ebene polarisiert ist. Die halbreflektierende Platte 6 reflektiert die auf sie fallenden Lichtbündel nach unten in Richtung auf ein erstes rhombusförmiges Prisma 7» so daß dieses Lichtbündel im Inneren des Prismas an zwei einander gegenüberliegenden Flächen total reflektiert werden, um dann zu einem zweiten ähnlichen rhombusförmigen Prisma 8 zu gelangen, das spiegelbildlich zu dem ersten Prisma 7 angeordnet ist. Nach einer ersten totalen inneren Reflexion an einer Fläche des zweiten rhombusförmigen Prismas 8 pflanzt sich jedes Lichtbündel in Richtung auf eine Interferometerplatte 9 nach Jamin fort, die mit der gegenüberliegenden Fläche des zweiten Prismas verkittet ist, wobei sich zwischen dieser Platte und dem Prisma ein als Strahlenteiler wirkender polarisierender Film befindet. Jedes Lichtbündel, das auf die Interferometerplatte 9 nach Jamin gerichtet wird, wird einer Amplitudenunterteilung unterzogen, so daß z.B. ein erstes Lichtbündel a entsteht, das im Inneren an der

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Trennfläche zwischen dem Prisma 8 und der Interferometerplatte 9 reflektiert wird, sowie ein zweites Lichtbündel b, das an der von dem Prisma 8 abgewandten Fläche der Interferometerplatte eine Totalreflexion erfährt. Da zwischen dem Prisma 8 und der Interferometerplatte 9 <2:r polarisierende Film vorhanden ist, ist bei jedem Paar von Lichtbündeln, z.B. dem Paar a, b, jeweils ein Lichtbündel im rechten Winkel zu dem betreffenden anderen Lichtbündel planpolarisiert. Jedes Paar von Lichtbündeln, z.B. die Lichtbündel a, b, verläßt das Prisma 8 über eine Lambda-Viertel-Platte 10, die als Polarisationsaustauscher dient, sowie eine dieser Platte nachgeschaltete, zur Korrektur dienende Zerstreuungslinse 11, um dann zu einer Objektivlinse 12 zu gelangen, mittels welcher die Lichtbündel auf einen Punkt auf der zu untersuchenden Fläche 18 einer Probe fokussiert werden. Die Lichtkomponenten jedes Paars von Lichtbündeln, z.B. der Bündel a und b, die auf der Fläche 18 fokussiert werden, sind potentiell kohärent, da sie durch Amplitudenteilung aus einem gemeinsamen Lingangslichtbündel gewonnen worden sind, doch treffen sie an der Fläche 18 unter verschiedenen Einfallswinkeln ein, die sich nach der seitlichen Versetzung zwischen den Lichtbündeln jedes Paars richten. An der Fläche 18 werden die Lichtbündel jedes Paars, z.B. die Lichtbündel a und b, so reflektiert, daß gemäß Fig. 4 reflektierte Lichtbündel a¹ und V entstehen. Die reflektierten Lichtbündel a¹ und b' werden durch die Objektivlinse 12 gesammelt, um dann über die Korrekturlinse 11 und die Lambda-Viertel-Platte 10 erneut in das rhombusförmige Prisma 8 eingeleitet zu werden. Wegen des zweifachen Durchtritts durch die Lambda-Vzertel-Platte wird jedes reflektierte Lichtbündel, z.B. das Lichtbündel a¹, das in das Prisma 8 eintritt, im rechten Winkel zu dem entsprechenden einfallenden Lichtbündel a planpolarisiert, und jedes reflektierte Lichtbündel,' z.B. das Lichtbündel b', wird im rechten 'Winkel zu dem entsprechenden einfallenden Lichtbündel b polarisiert. Zu diesem Zweck ist die Lambda-Viertel-Platte 10 hinter einem Winkel zu den Schwingungsrichtungen der durch sie fallender- Lichtbündel angeordnet.

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Beim Erreichen der I'rennfläche zwischen dem Prisma 8 und der Interferometerplatte 9 wird jedes reflektierte Lichtbündel, z.B. das Liciitbündel b¹, veranlaßt, axial mit einem reflektierten Liciitbünael, z»B. dem Lichtbündel a', zusammenzufallen, welches das Prisma 8 durchlaufen hat und an der von der Interferometerplatte 9 abgewandten Fläche des Prismas 8 total reflektiert worden ist. Das einzige zusammengesetzte Lichtbündel aus reflektiertem Licht, das auf diese Weise entstanden iat, wird gemäß Fig. 4 im Inneren des Prismas 8 so reflektiert, daß es in das erste rhombusförmige Prisma 7 eintritt, in welchem es zweimal zurückgeworfen wird, so daß das zusammengesetzte Lichtbündel schließlich aus dem Prisma austritt» Nach dem Verlassen des Prismas 7 werden diese zusamme ngeseeζten Bündel aus reflektiertem Licht durch die iialbreflektierende Platte 6, eine Pernrohrkorrekturlinse 14 und einen gekreuzten Analysator 15 au einer Bildebene eines nicht dargestellten Mikroskops bekannter Art geleitet.

Da der Lichtwegunterschied bei jedem Paar von reflektierten Lichtbündeln, z.B. den Bündeln a¹ und b¹, variiert, und zwar in der weiter oben Mailand von Fig. 1 beschriebenen Weise in Abhängigkeit von ds™ Abstand zwischen einer Bezugsebene, z.B. einer Brennebene der Objektivlinse 12, und dem Punkt auf der Fläche IJ, auf die cUs einfallende Licht fokussiert wird, ermöglicht ss die optische Baugruppe nach !ige 4 in Verbindung mit einem entsprseilenden Mikroskop, di© !'opographie der Fläche IJ interferometriscn zu untersu-

Eei der optischen üaugr^pp© naoii Figc 4 wird polarisiss'öSE Licht verwendet, us α.ε.£ ciisätsliohe Pa?.2? you nicht izohM-zsntexL Licht'tür-ie^j: z\i '.iirrerdruoksiis d~.s anderenfalls a.;:;? gsdeci Paar :?sflektier-^cr^ d-;.vLtbÜ2.1el_s E₁Ec den Lichübüad'slu. ε¹ und c^s« e^seugv ip:^"j-- ΐ7^:ι:ι di^s® Liclit^unilel das Ί?Ε2.3;ΐΰ.ε. 2 und di.'S V.^;i;€-L^:i'■>-!."■..."■.-■'! . K-T¹Lc-"^:5''"·φ ^ di^r^ord^KideiL* Bei. si=

machen. Die beiden Wellenkomponenten, die in jedem zusammengesetzten Lichtbündel enthalten sind, das den Analysator durchläuft, sind in zueinander rechtwinkligen Ebenen polarisiert. Daher interferieren diese Wellen miteinander erst dann, wenn die betreffenden Komponenten, die eine gemeinsame Polarisationsebene haben, aus dem Analysator 15 austreten.

Die der Objektivlinse 12 als Korrekturlinse zugeordnete Zerstreuungslinse 11 dient dazu, die Objektivlinse für einen unendlich langen Tubus zu korrigieren. Die Korrekturlinse muß eigens zu dem Zweck konstruiert sein, Reflexionsfehler der Objektivlinse möglichst weitgehend zu korrigieren, und sie muß mit mehreren Heflexionsschutzschichten versehen sein. Die Lambda-Viertel-Platte 10 könnte ebenso wie die durch die rhombusförmigen Prismen 7, 8 und die Interferometerplatte gebildete Baugruppe etwas geneigt werden. Es wäre denkbar, daß es möglich wäre, auf die Benutzung einer Korrekturlinse 11 in Porm einer Zerstreuungslinse zu verzichten, wenn die Interferometerplatte 9 in einem geringen Maße keilförmig ist, so daß sich Paare von kohärenten Lichtbündeln virtuell an einem der Bildebene zugeordneten Punkt schneiden.

Die in Pig. 4 zwischen der Korrekturlinse 11 und der Objektivlinse 12 eingezeichnete gestrichelte Linie stellt die hintere Brennebene der Objektivlinse dar. In dieser Ebene werden die Öffnungen 1 und 1¹ der Blende 2 abgebildet. Nimmt man an, daß die Öffnungen 1 und 1¹ jeweils durch symmetrische, parallele schlitzförmige öffnungen gebildet sind, z.B. entsprechend den anhand von Pig. 2 und 3 besprochenen öffnungen A und B, wird die ^eleuchtungsverteilung in der hinteren Brennebene der Objektivlinse 12 im wesentlichen der Darstellung in Pig. 2 entsprechen.

Pig. 5 zeigt eine Einrichtung zum Beschneiden von Wellen mit Hilfe von einer Doppelbrechung, die ebenfalls einen Bestandteil eines Mikrointerferometers mit Pupillenbeschneidung bildet.

Bei der Anordnung nach Pig. 5 beleuchtet eine nicht dargestellte Lampe eine schlitzförmige öffnung 17 in einer

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Blende 16. Das von der Beleuciitungsoffnung 17 ausgehende Licht fällt durch einen geneigten Polarisator 18 und eine ihm nachgeschaltete, jedoch nicht unbedingt erforderliche Zerstreuungslinse 19 auf eine als Sammellinse ausgebildete Feldlinse 21, und das beleuchtete Feld wird durch eine zwischen den Linsen 19 und 21 angeordnete -B'eldblende 20 begrenzt. Das von der Sammellinse 21 aufgenommene Licht gelangt zu einer Platte 22, die das einfallende Licht zu einer halbreflektierenden Platte 25 zurückwirft, welche einen Teil dieses Lichtes zu einer doppelbrechenden Platte 24- reflektiert, die aus einem für optische Zwecke geeigneten Calcit besteht. Wie in Fig. 5 durch die in die Platte 24 eingezeichnete gestrichelte Linie angedeutet, kann die Platte 24 anstelle eines einzigen Klotzes aus Calcit in Form einer doppelbrechenden Platte als Dublette nach Savart ausgebildet sein. Alternativ kann man die Calcitplatte 24 durch eine doppelbrechende Platte von anderer Art ersetzen.

Ein Lichtbündel, das in die Calcitplatte 24 durch die halbreflektierende Platte 2$ eingeleitet wird, wird einer Amplitudenteilung unterzogen, so daß ein ordentliches Lichtbündel ο und ein außerordentliches Lichtbündel e entstehen, die gemäß Fig. 4 seitlich nebeneinander verschoben aus der Calcitplatte austreten. Wird eine doppelbrechende Platte von anderer Art verwendet, bilden die durch die Amplitudenteilung erzeugten Lichtbündel jedoch nicht notwendigerweise ein ordentliches Lichtbündel und ein außerordentliches Lichtbündel. Paare solcher ordentlicher und außerordentlicher Lichtbündel, die aus der Calcitplatte 24 austreten, werden durch eine Polarisationsänderungseinrichtung in Form einer Lambdar-Viertel-Platte 25 zu einer für einen unendlichen Abstand korrigierten Ob^ektiviinse 26 geleitet, mittels welcher diese Lichtbündel auf einem Punkt auf der Oberfläche 27 einer zu untersuchenden Probe fokussiert werden. Gemäß Fig. 5 sind die Ebenen der Calcitplatte 24 und der Lambdar-Viertel-Platte 25 gegen die optische Achse der gesamten Anordnung etwas geneigt*·

Jedes ordentliche Lichtbündel ο und das zugehörige außerordentliche Lichtbündel e, die auf die Oberfläche 27 der

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Probe fokussiert werden, sind potentiell kohärent, und sie treffen an der Oberfläche unter verschiedenen Einfallswinkeln ein. Infolge der Reflexion jedes Paars eines ordentlichen Lichtbündels ο und eines außerordentlichen Lichtbündels e, die an der Oberfläche 27 eintreffen, entr^ehen entsprechende reflektierte Lichtbündel o' und e¹, die durch die Objektivlinse 26 gesammelt und über die Lambda-Viertel-Platte 25 in die Galcitplatte 24 eingeleitet werden, in welcher sie so miteinander vereinigt werden, daß sie jeweils ein einziges zusammengesetztes reflektiertes Lichtbündel bilden, das aus der Calcitplatte austritt.

Diese Vereinigung der betreffenden Lichtbündel findet deshalb statt, weil wegen des Vorhandenseins der Lambda-Viertel-Platte 25 die Polarisationsebene eines reflektierten Lichtbündels, z.B. des Lichtbündels o', das aus einem einfallenden Lichtbündel, z.B. dem Lichttündel o, erzeugt worden ist, im rechten Winkel zur Polarisationsebene des einfallenden Lichtbündels verläuft, während die Polarisationsebene eines reflektierten Lichtbündels, z.B. des Lichtbündels e', das aus einem einfallenden Lichtbündel, z.B. dem Lichtbündel e, erzeugt wird, im rechten Winkel zur Polarisationsebene des letzteren einfallenden Lichtbündels verläuft.

Das einzelne zusammengesetzte Lichtbündel aus reflektiertem Licht, das die Calcitplatte 24 verläßt, wird durch die halbreflektierende Platte 23 hindurch dem Objektiv 28 eines Fernrohrs zugeführt, welches das Lichtbündel zu einem nicht dargestellten Analysator und einem ebenfalls nicht dargestellten Okular leitet. Da der optische Lichtwegunterschied zwischen jedem einfallenden ordentlichen Lichtbündel und dem zugehörigen außerordentlichen Lichtbündel, das auf einen Pankt auf der Fläche 27 gerichtet wird, in Abhängigkeit vom Abstand des betreffenden Punktes von einer Bezugsebene, z.B. einei Brennebene der Objektivlinse 26, variiert, kann man die optische Anordnung nach Fig. 5 ic. Verbindung mit dem Okular und dem Analysator- benutzen, um äie Topographie der Fläche interferomerriscii zu untersuchen.

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Pig. 6 zeigt einen Teil eines mit Pupillenverschiebung arbeitenden Mikrointerferometers, bei dem ebenfalls von einer Doppelbrechung Gebrauch gemacht wird, um eirie Wellenverschiebung zu bewirken, bei dein man .jedoch im Vergleich zu der Anordnung nach 3?ig, 5 Kit einer kleineren Menge des doppelbrechenden Materials auskommt,

Bei der Anordnung nach Fig. 6 -wird ein Lichtbündel, das von einer kleinen reellen oder virtuellen Quelle abgegeben wird, z.B. einer Beleuchteten Öffnung JO in einer Blende 29, durch einen Polarisator 3Ί in einer gegen die ^eichenebene von Fig. 6 geneigten Ebene polarisiert, wie es auch gemäß Figs 5 "bei dem aus der beleuchteten Öffnung 17 austretenden Lioh'oblindel geschieht, Das aus dem Polarisator- 31 austretende planpolarisierte Liehtbündel pflanst sich zu einer als Sammellinse ausgebildeten FeMlinse 32 fort_s die das Liehtbündel auf sine geneigte halbreflektierende Platte 33 fallen läßt, welche einen Seil des Lichtes terofc. zwei doppelbrechende Dublefctenprismen 3-+ und 35 leitet« Ein von der halbreflektiorenden Platte 33 aus zu dem ersten Dublettenprisma reflektiertes Liehtbündel wirr, s-osiit in zwei unterschiedlich polarisierte Liehtbündel a ιι::ί. ¹T nrfcertsilt, die unter einem Winkel gegeneinander versetzt siiieu Nach, dem Durchlaufen des sweiten Dublettenprismas 35 werden elas Lichtbündel a und des Liehtbündel b gegeneinander derart seitlich versetzt, daß si® durch eine dem Bucletüenprisma 35 naotigesciialtete Lambdar— "v'isr-tel-Platte 36 fallen, die als Einrichtung zum. Ändern der B. Irrigation dient, woraufhin dif- üchtbiindel Ie. verschiedene ΞνΓιΓζι siner Ob~ektivlinse 37 sis-tretsni die ^z angeordnet LEUr Ίε.Β. sie die Lichtc-ündsl in einss; Punkt auf ier zu si^osrsuclienden. JläcLe ?S ioirassi^rt, Pis Seflssica Jedes "S^::.:^s Ton unt-erscLiadlioL· i:cli.^i:siert-f:i LiaLtbündelii a und b

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jedes Paars von reflektierten Lichtbündeln a¹ und b¹ durch die Dublettenprismen 34 und 35» daß die Lichtbündel wieder vereinigt werden, um ein einziges zusammengesetztes Lichtbündel aus reflektiertem Licht zu erzeugen, das zwei Wellenkomponenten enthält, die im rechten Winkel zueinander planpolarisiert sind. Nach dem Austreten aus dem Dublettenprisma 34 durchläuft jedes dieser zusammengesetzten Lichtbündel die halbreflektierende Platte 33 und danach einen Analysator 39» um schließlich zu dem nicht dargestellten Okular eines Mikroskops zu gelangen.

Der Analysator 39 ist unter einem Winkel zu den Polarisationsebenen der beiden Wellenkomponenten jedes zu dem Analysator gelangenden zusammengesetzten Lichtbündels angeordnet. 'Die betreffenden Komponenten der Wellenkomponenten, die aus dem Analysator 39 austreten, sind somit in einer gemeinsamen Ebene polarisiert, so daß sie optisch miteinander interferieren können. Der nicht dargestellte Analysator des Liikrointerferometers nach Fig. 5 dient dem gleichen Zweck.

Wenn man das Strahlablenkungsvermögen des unteren Dublettenprismas 35 nach Fig. 6 etwas kleiner macht als das Strahlablenkungsvermogen des oberen Dublettenprismas 34-, kann man den wirksamen Versetzungspunkt mit dem weiter entfernten Brennpunkt der Linse 37 zusammenfallen lassen, so daß es nicht erforderlich ist, über der Objektivlinse eine Korrekturlinse anzuordnen.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Teils eines mit Pupillenverschiebung arbeitenden Mikrointerferometers, bei dem nicht von einer Doppelbrechung Gebrauch gemacht wird, um die Wellen gegeneinander zu verschieben und sie wieder zu vereinigen. Bei der optischen Baugruppe nach Fig. 7 wird ein Lichtbündel, das von einer kleinen reellen oder virtuellen Quelle, z.B. einer beleuchteten Öffnung 40 einer Blende 41, ausgeht, mittels eines Polarisators 42 planpolarisiert, so daß bei dem aus dem Polarisator austretenden Lichtbündel die Schwingungsebene unter einem Winkel zur Zeichenebene von Fig. 7 verläuft. Nach dem Durchlaufen einer

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als Sammellinse ausgebildeten Feldlinse 43 wird das Lichtbündel durch eine halbreflektierende Platte 44 in Richtung auf eine Fläche eines rhombusförmigen Prismas 45 reflektiert. Nachdem das Lichtbündel in dem Prisma 45 zweimal total reflektiert worden ist, tritt es aus diesem Prisma aus, um dann in eine Fläche eines dreieckigen Prismas 46 einzutreten, welches das Lichtbündel so reflektiert, daß es in ein zum Herbeiführen einer seitlichen Verschiebung dienendes Element eintritt, das sich aus zwei einander ähnelnden vierseitigen Prismen 47 und 48 zusammensetzt, die beide aus optischem Glas bestehen, und von denen jedes eine Hälfte einer fünfeckigen Prismenanordnung bildet. Die vierseitigen Prismen 47 und 48 sind so miteinander verkittet, daß sie praktisch ein fünfeckiges ■'•risma bilden; dies ist möglich, da der Querschnitt jedes der beiden Prismen einen rechten Winkel aufweist. Da zwei einander benachbarte Ecken der Prismen und 48 jeweils einen Winkel von 45° bilden, besitzt das fünfeckige Prisma außerdem eine rechtwinklige Ecke, die durch die Ebene der Trennfläche zwischen den beiden Prismen halbiert wird. Zwar sind die Prismen 47 und 48 einander bezüglich der Form und Größe ihrer Berührungsflächen ähnlich, und sie haben an ihren Ecken die gleichen Winkel, doch ist das Prisma 48 etwas größer als das ^risma 47.

Die Flächen 50 und 51 der beiden -Prismen, die von der gemeinsamen Verkittungsflache abgewandt sind, weisen eine "Verspiegelung auf. Außerdem ist an der Verkittungsf lache der beiden Prismen eine sich über einen Teil dieser Fläche erstreckende polarisierende Dünnfilmkombination 49 angeordnet. Daher wird ein Lichtbündel, das durch das dreieckige -Prisma 46 im rechten Winkel in die ihm benachbarte Fläche des Fünfeckprismas 47, 48 eingeleitet wird, an der Trennfläche zwischen den Prismen 47 und 48 derart einer Amplitudentei_ lung unterzogen, daß sich ein reflektiertes Lichtbündel in Richtung auf die verspiegelte Fläche 50 des Prismas 47 fortpflanzt, während ein nicht reflektiertes, planpolarisiertes Lichtbündel im rechten Winkel zu dem reflektierten Lichtbündel zu der verspiegelten Fläche 51 des Prismas 48 geleitet wird. Das zu der verspiegelten Fläche 50 gelangende Licht-

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bündel wird durch diese fläche in Richtung auf die verspiegelte Fläche 51 reflektiert, so daß es zu der gemeinsamen l'rennfläche der Prismen 47 und 48 zurückgeworfen wird, wo es so umgelenkt wird, daß es aus dem Fünfeckprisma austritt. Das nicht reflektierte Lichtbündel, das sich in Eichtung auf die verspiegelte Fläche 51 fortpflanzt, wird dagegen in Eichtung auf die verspiegelte Fläche 50 reflektiert, von der es so zurückgeworfen wird, daß es ebenfalls aus dem Fünfeckprisma austritt, nachdem es die l'rennflache zwischen den beiden Prismen 47 und 48 durchlaufen hat.

Wegen des Größenunterschiedes der beiden Prismen 47 und 48 wird das Lichtbündel, das in Fig. 7 durch einfach gefiederte Pfeile bezeichnet ist, und das in den beiden ^xrismen mehrmals nacheinander entgegen dem Uhrzeigersinne reflektiert wird, seitlich gegenüber dem mit doppelt gefiederten Pfeilen bezeichneten Lichtbündel verschoben, das in den Prismen 47 und 48 mehrmals nacheinander im Uhrzeigersinne reflektiert wird. Nach dem Durchlaufen einer Lambda-Viertel-Platte 52, die zur Änderung der Polarisation dient, durchlaufen die beiden seitlich gegeneinander versetzten Lichtbündel verschiedene Zonen einer Objektivlinse 53» durch welche die Lichtbündel konvergent gemacht und an einem Punkt auf einer zu untersuchenden Fläche 54 so fokussiert werden, daß sie die Fläche 54 unter verschiedenen Einfallswinkeln erreichen.'Nach der Eeflexion an der Fläche 54 treten die Lichtbündel.erneut in das Fünfeckprisma 47, 48 ein, nachdem sie die Lambda-Viertel-Platte 52 ein zweites Mal durchlaufen haben. Wegen des Vorhandenseins der Lambda-Viertel-Platte 52 verläuft die Polarisationsebene jedes in das Fünfeckprisma eintretenden reflektierten Lichtbündels im rechten Winkel zur Polarisationsebene des entsprechenden einfallenden Lichtbündels, das vorher aus dem Prisma ausgetreten ist. Nach der mehrfachen Eeflexion an der Trennfläche zwischen den Prismen 47 und 48, a£ der verspiegelten Fläche 51 und an der verspiegelten Fläche 50 sowie nach einer weiteren Eeflexion an der Trennfläche wird.eines der in das Prisma 47-48 eintretenden Lichtbündel nach einer Eeflexion

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an der Fläche 54 in eine gleichachsige Lage mit dem anderen an der Fläche 54 reflektierten Lichtbündel gebracht, da dieses andere Lichtbündel beim Eintreten in das Prisma 47-48 die Trennfläche 49 durchläuft, zweimal an den verspiegelten Flächen 50 und 51 reflektiert wird und dann erneut durch die Trennfläche fällt. Auf diese Weise werden die vorher seitlich gegeneinander verschobenen reflektierten Lichtbündel, die von der zu untersuchenden Fläche 54· ausgehen, so miteinander vereinigt, daß ein einziges zusammengesetztes Lichtbündel, das von der Fläche 54 zurückgeworfen wurde, aus dem Fünfeckprisma 47-48 in das dreieckige Prisma 46 übertritt.

Das aus dem Fünfeckprisma 47-48 in das dreieckige Prisma 46 übertretende zusammengesetzte Lichtbündel wird so reflektiert, daß es in das rhombische Prisma 45 eintritt, und daß es nach zweimaliger totaler inneren Reflexion innerhalb des Prismas 45 so aus diesem Prisma austritt, daß es durch die halbreflektierende Platte 44 fällt, um zu einem nicht dargestellten Analysator und danach zur Bildebene eines ebenfalls nicht dargestellten Mikroskops bekannter Art zu gelangen. Da der optische Lichtwegunterschied zwischen den beiden seitlich gegeneinander versetzten Lichtbündeln, die an einem Punkt auf der Fläche 54 reflektiert werden, in Abhängigkeit von der Entfernung dieses Punktes von einer Bezugsebene, z.B. einer Brennebene der Objektivlinse 53» variiert, ist es möglich, die optische Baugruppe nach Fig. 7 in Verbindung mit einem Analysator und einem Mikroskop zur Durchführung interferometrischer Untersuchungen der Topographie der Fläche 54 zu benutzen. Hierbei dient der Analysator dazu, Komponenten durchzulassen, die in einer gemeinsamen Ebene der betreffenden Komponentenwellen polarisiert sind, und die als rechtwinklig zueinander planpolarisiert in dem zusammengesetzten Lichtbündel enthalten sind, welches dem Analysator durch die halbreflektierende Platte 44 hindurch zugeführt wird.

Eine Korrektur der Objektivlinse 53 für eine unendliche Tubuslänge kann mit Hilfe einer Fernrohrobjektivlinse erreicht werden, die so angeordnet ist, daß sie aus dem zusammengesetzten Lichtbündel das erforderliche reelle Bild erzeugt.

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ebenso wie bei der Anordnung nach Iig. 4 kann eine solche Fernrohrobjektivlinse zweckmäßig unter dem Analysator angeordnet sein. Alternativ könnte die Objektivlinse 53 für eine normale endliche Tubuslänge gewählt sein; in diesem Fall könnte man eine entsprechende, zur Korrektur dienende Zerstreuungslinse zwischen dem Fünfeckprisma 47-48 und der Objektivlinse 53 anordnen.

Es ist zu bemerken, daß bei dem zusammengesetzten -t-risma 47-48 bei der Anordnung nach Fig. 7 nur von vier der fünf der Hauptflächen Gebrauch gemacht wird, und daß es daher nicht unbedingt erforderlich ist, ein fünfeckiges zusammengesetztes Prisma zu verwenden oder die Einzelprismen vierseitig auszubilden. Es ist nur erforderlich, daß ein zusammengesetztes Prisma vorhanden ist, in dem sich geschlossene Strahlenwege in entgegengesetzten UmIaufrichtungen für die beiden Lichtbündel ergeben, in welche ein einfallendes Lichtbündel an der Trennfläche zwischen den beiden Prismenteilen unterteilt wird.

Die vorstehend anhand von Fig. 4 bis 7 beschriebenen, mit einer Pupillenverschxebung arbeitenden Mikrointerferometer sind mehr oder weniger weitgehend mit Mikroskopen kompatibel, die mit einfallendem Licht arbeiten, und bei denen normale Objektive vorhanden sind. Somit sind im Gegensatz zu den bis jetzt bekannten, mit einer seitlichen Verschiebung arbeitenden Interferometern, die zum Prüfen von Mikroskopobjektiven benutzt werden, und bei denen als wesentlicher Bestandteil ein doppelbrechendes, zwei Bilder erzeugendes ^risma in der orthoskopischen Bildebene eines Objektivs so angeordnet ist, daß es vom Licht zweimal durchlaufen wird, die in Fig. 4 bis 7 dargestellten optischen Systeme mit dem Aufbau eines Mikroskops bekannter Art kompatibel, bei dem orthoskopisehe Bildebenen gewöhnlich nicht zugänglich sind, und bei dem einfallendes Licht erzeugende Beleuchtungseinrichtungen zwischen der Bildebene bzw. den Bildebenen und dem Objektiv angeordnet sind. Außerdem könnte man ein optisches System nach Fig. 4 bis 7 in einer Interferometereinheit unterbringen, die gegen eine Baugruppe be-

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kannter Art eines Mikroskops austauschbar ist, zu der eine Beleuchtungseinrichtung und ein Objektivrevolver gehören. Die Objektivlinse der Baugruppe oder Einheit könnte auf einem drehbaren Objektivrevolver ebenso angeordnet sein wie bei einer Beleuchtungseinrichtung bekannter Art, wobei jedoch der Revolver am unteren Ende der Interferometereinheit angebracht ist.

Bei einem optischen System der in Fig. 6 gezeigten Art, bei dem es möglich ist, die Verwendung einer Fernrohrkorrekturlinse oberhalb der Beleuchtungseinrichtung entbehrlich zu machen, kann es sich als möglich erweisen, das System als bauliche Einheit am unteren Austrittsende einer schon vorhandenen Beleuchtungseinrichtung anzubringen, mit der das Mikroskop schon versehen ist. Ferner könnte man eine Offnungsblende, die eine oder mehrere Beleuchtungsöffnungen für die Beleuchtungseinrichtung bestimmt, an einer äußeren Lampe anbringen oder mit einem Ende einer Buchse verbinden, die sich auf einen Eintritts tubus der Beleuchtungseinrichtung auf setzen läßt.

Optische Systeme der in Fig. 4- bis 7 gezeigten Art dürften die Möglichkeit bieten, bei der Mikrointerferometrie unter Verwendung von einfallendem Licht den ausnutz— baren Verlagerungsbereich zu erweitern, ohne daß man gezwungen ist, von Bezugsflächen oder auf besondere Weise konstruierten Objektiven Gebrauch zu machen. Zwar wurden die bei weichem Licht erzeugten Interferenzfarben infolge der restlichen chromatischen Aberration der Objektivlinsen 12, 26, 57 und 53 anomal sein, doch könnte man zur Vermeidung von Schwierigkeiten eine monochromatische Lichtquelle, z.B. eine Quecksilberdampflampe, benutzen.

Es ist zu bemerken, daß es nicht unbedingt erforderlich ist, dafür zu sorgen, daß ein einfallendes Lichtbündel auf seinem Wege zu den Wellenverschiebungselementen der optischen Systeme nach Fig. 4, 5 und 7 mehrfach reflektiert wird, doch ermöglicht es eine Anordnung, bei der eine mehr— mache Reflexion erfolgt, die Abmessungen der optischen

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Systeme zu verkleinern, ohne daß sich die optischen Lichtwege entsprechend verkürzen.

Mit einer tupillenverschiebung arbeitende Mikrointerferometer der anhand von Fig. 4 "bis 7 beschriebenen Art können sowohl bei der qualitativen als auch bei der Quantitativen Untersuchung der lopographie von Flächen benutzt werden»

Bei den verschiedenen anhand von Fig. 4 bis 7 beschriebenen Ausführungsformen von Mikrointerferometern wird jedoch ein Doppelstrahl-Interferenzbild erzeugt, bei dem sich die Topographie der zu untersuchenden Fläche in Form von Interferenzkontrasten ergibt. Daher ist die quantitative Beurteilung der Fläche in einem gewissen Ausmaß subjektiv.

Bei Mikrointerferometern bekannter Art wird diese Schwierigkeit gewöhnlich dadurch vermieden, daß man das Interferometersystem so einstellt, daß sich die optische Strahlenwegbeziehung zwischen den miteinander interferierenden Lichtbündeln an der Bildebene innerhalb des Blickfeldes linear ändert, so daß man ein System von geraden, parallelen Interferenzstreifen erhält. Um die Änderungen des Oberflächenprofils zu messen, kann man dann die durch sie herbeigeführten Verlagerungen der Interferenzstreifen in der Querrichtung ermitteln.

Beispielsweise könnte man bei dem optischen System nach Fig. 5 einen doppelbrechenden Keil in der Nähe der Feldblende 20 so anordnen, daß seine beiden zueinander rechtwinkligen Auslöschungsrichtungen im wesentlichen rechtwinklig zu den Schwingungsrichtungen des polarisierenden Interferometersystems verlaufen.

Alternativ könnte man die benötigten Interferenzstreifen dadurch erzeugen, daß man eine doppelbrechende, Interferenzstreifen erzeugende Einrichtung, z.B. eine Platte nach Savart, zwischen der halbreflektierenden Platte 23 und der Fernrohrobjektivlinse 28 des Systems nach Fig. 5 anordnet. Eine solche Einrichtung würde in einer unendlich großen Ent-

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fernung gerade Interferenzstreifen liefern, die daher durch die -ULnse 28 auf der orthoskopisehen Bildebene fokussiert werden.

Das soeben geschilderte Verfahren zum Erzeugen von Interferenzstreifen läßt sich Jedoch nicht direkt anwenden, wenn mit der anhand von Fig. 2 und 5 beschriebenen Beleuchtung mittels zweier Öffnungen z.B. bei der Anordnung nach Fig. 4 gearbeitet wird. Dies hat seinen Grund darin, daß die einander diametral entsprechenden virtuellen Öffnungen A1 und B2 nach Fig. 2 unterschiedlich polarisiert sind, d.h. daß sie entweder in zueinander rechtwinkligen Richtungen linear polarisiert werden, oder daß sie in entgegengesetzten Eichtungen kreispolarisiert sind. Das gleiche gilt für die Öffnungen A2 und B1. Es ist Jedoch erforderlich, daß sich die sich linear ändernde Lichtwegbeziehung, die durch eine doppelbrechende, Interferenzstreifen erzeugende Einrichtung herbeigeführt wird, in gleicher Weise auf die Öffnungen A1, B2 und die Öffnungen A2, B1 auswirkt. Dies bedeutet, daß die "schnelle" und die "langsame" Schwingungsrichtung der doppelbrechenden, Interferenzstreifen erzeugenden Einrichtung für die eine Seite der beleuchteten Pupille im Vergleich zur anderen Seite um 90° gedreht werden müssen. Fig. 8 zeigt eine abgeänderte Beleuchtungseinrichtung, die zu diesem Zweck benutzt werden kann, und bei der eine Lambda-Viertel-Platte einer doppelbrechenden Einrichtung zum Erzeugen von Interferenzstreifen zugeordnet ist.

Bei der Anordnung nach Fig. 8 wird ein Beleuchtungsstrahl, der zwei seitlich gegeneinander versetzte einfallende Licht bündel 55 und 56 enthält, welche durch einfach bzwv zweifach gefiederte Pfeile bezeichnet sind, zuerst durch einen Polarisator 57 linear und unter einem Neigungswinkel polarisiert, um dann eine Dublettenplatte 58 nach Savart zu durchlaufen, die in unendlicher Entfernung gerade Interferenzstreifen erzeugt, wenn das aus dem Interferometersystem eines mit der abgeänderten Beleuchtungseinrichtung versehenen Mikrointerferometers austretende Licht schließlich durch einen Analysator betrachtet wird. Eine Fernrohrlinse

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fokussiert dann diese potentiellen Interferenzstreifen an der öffnung einer i'eldblende 60. Der durch einfach gefiederte Pfeile bezeichnete Lichtstrahl 55 durchläuft geradlinig eine obere öffnung 61 einer Blende 62 mit zwei öffnungen, wobei die beiden durch die Platte nach Savart erzeugten Schwingungskomponenten unverändert bleiben. Jedoch werden die entsprechenden Schwingungskomponenten des durch doppelt gefiederte Pfeile gekennzeichneten Lichtbündels 56, das durch die untere öffnung 63 der Blende 62 fällt, durch eine doppelbrechende Lambda-Halbe-Platte 64-, die zwischen der Platte 58 nach Savart und der üffnungsblende 62 angeordnet ist, um 90° gedreht. Somit wird wegen des Vorhandenseins der Platte nach Savart eine Kompensation an den beiden öffnungen in zueinander rechtwinkligen Richtungen herbeigeführt, um eine Anpassung an die entsprechende Situation zu erreichen, die bei einem polarisierenden, eine seitliche Strahlverschiebung bewirkenden Interferometersystem von toatur aus gegeben ist. Lie beiden aus den öffnungen 61 und 63 austretenden Beleuchtungslichtbündel durchlaufen eine Feldblende 60, um zu einer Feldlinse 65 zu gelangen, jenseits welcher sie durch eine halbreflektierende Platte 66 in Richtung auf ein eine seitliche Verschiebung herbeiführendes Interferometersystem, z.B. das in Fig. 4 dargestellte System, das zu einem erfindungsgemäßen Mikrointerferometer gehört, umgelenkt werden.

Es ist zu bemerken, daß die Einrichtung zum Erzeugen von Interferenzstreifen, d.h. die Platte 58, grundsätzlich auch im Vi/eg der einfallenden Lichtbündel 55 und 56 jenseits der Blende 62 angeordnet sein könnte, und daß man die Lambda-Halbe-Platte 64 ebenfalls an einer anderen Stelle anordnen könnte, jedoch so, daß sie nur von einem der beiden Lichtbündel durchlaufen wird. Jedoch muß die Lambda-Halbe-Platte stets jenseits der Einrichtung zum Erzeugen von Interferenzstreifen angeordnet sein.

Ansprüche:

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Claims

-.24 - ANSPRÜCHE

1.J Interferometer zum Untersuchen einer Fläche, dadurch gekenn ze ichne t , daß eine optische Baugruppe (16 bis 21) vorhanden ist, die dazu dient, gleichzeitig zwei miteinander kohärente Lichtbündel unter verschiedenen Einfallswinkeln auf einen Punkt auf einer zu untersuchenden Fläche (27) auftreffen zu lassen und reflektierte Lichtbündel aufzunehmen, die durch die Reflexion der beiden miteinander kohärenten Lichtbündel an der Fläche eraeugt werden, und daß zu der optischen Baugruppe weitere optische Einrichtungen (24-, 25, 26) gehören, die dazu dienen, die reflektierten Lichtbündel mindestens längs eines Seils des Strahlenwegs zur Deckung miteinander zu bringen, so daß die reflektierten Lichtbündel veranlaßt werden können, miteinander optisch so zu interferieren, daß die Interferenz in Abhängigkeit vom Abstand von Punkten auf der zu untersuchenden Fläche von einer Seztägsebene variiert.

2. Interferometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die optischen Einrichtungen (24, 25? 26) zusätzlich dazu dienen, zwei miteinander kohärente Lichtbündel dadurch zu erzeugen_s daß beim Gebrauch des Interferometers eine Amplitudenteilung des auf die optischen Einrichtungen gerichteten einfallenden Lichtbündels herbeigeführt wird.

3. Interferometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu den optischen Einrichtungen eine Interferometerplatte (9) nach Jamin gehört, die so angeordnet ist, daß sie ein einfallendes Lichtbündel in zwei miteinander kohärente Lichtbündel (a, b) unterteilt, und daß eine Objektivlinse (12) so angeordnet ist, daß sie die beiden miteinander kohärenten Lichtbündel auf eine zu untersuchende Fläche (13) fallen läßt, und daß sie die reflektierten

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Lichtbündel (a',b') sammelt und sie in Richtung auf die Interferometerplatte weiterleitet, so daß sie zu einem einzigen Lichtbündel vereinigt werden.

4. Interferometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu den optischen Einrichtungen ein doppelbrechendes optisches Element (24; 34) gehört, das so angeordnet ist, daß es die beiden miteinander kohärenten Lichtbündel dadurch erzeugt, daß es das einfallende Lichtbündel in zwei verschieden polarisierte Lichtbündel (o, e) unterteilt, daß eine Objektivlinse (26; 37) so angeordnet ist, daß sie die unterschiedlich polarisierten Lichtbündel auf eine zu untersuchende Fläche (27; 38) fallen läßt, die reflektierten Lichtbündel (o¹, e¹) sammelt und sie auf das doppelbrechende optische Element leitet, damit sie zu einem einzigen Lichtbündel vereinigt werden, und daß eine Einrichtung (25; 36) zum Andern der Polarisation vorhanden ist, die gewährleistet, daß die in der genannten Weise polarisierten reflektierten Lichtbündel durch das doppelbrechende optische Element zu dem einzigen Lichtbündel vereinigt werden..

5. Interferometer nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet , daß zu der Einrichtung zum Ändern der Polarisation eine Lambda-Viertel-Platte (25; 36) gehört, die im Weg der beiden miteinander kohärenten Lichtbündel und der reflektierten Lichtbündel angeordnet ist.

6. Interferometer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß das doppelbrechende optische Element eine Calcitplatte (24) ist.

7. Interferometer nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß das doppelbrechende optische Element eine doppelbrechende Dublette (34) ist.

8. Interferometer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die doppelbrechende Dublette ein doppelbrechendes Dublettenprisma (34) ist.

9. Interferometer nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die doppelbrechende Dublette eine

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doppelbrechende Dublettenplatte nach Savart ist»

10. Interferometer nach einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet , daß eine zusätzliche Dublette (35) im Weg der .beiden miteinander kohärenten ' Lichtbündel und der reflektierten Lichtbündel angeordnet ist, und daß das Strahlablenkungsvermogen dieser zusätzlichen Dublette geringer ist als dasjenige der anderen Dublette (34).

11. Interferometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß zu den optischen Einrichtungen zwei sich ergänzende Prismen (47, 48) gehören, die so miteinander vereinigt sind, daß sie ein zusammengesetztes Prisma mit einer Licht teilweise reflektierenden und Licht teilweise durchlassenden Trennfläche zwischen den beiden Prismen bilden, daß das zusammengesetzte Prisma so angeordiBb ist, daß ein einfallendes Lichtbündel in das Prisma durch eine erste Fläche eines Teilprismas (47) eintritt und an der Trennfläche (49) in zwei Lichtbündel unterteilt wird, so daß das eine Lichtbündel an einer zweiten Fläche (50) des einen Teilprismas reflektiert wird, um dann an einer entsprechenden Fläche (51) des anderen Teilprismas (48) so reflektiert zu werden, daß es wieder zu der Trennfläche gelangt, um über eine Fläche des zweiten Teilprismas, die der ersten Fläche des ersten Teilprismas entspricht, aus dem zweiten Teilprisma heraus reflektiert zu werden, daß das andere Lichtbündel an der genannten Fläche (51) des zweiten Teilprismas, die der genannten zweiten Fläche (50) des ersten Teilprismas entspricht, reflektiert wird, um danach durch die zweite Fläche des ersten Teilprismas in Richtung auf die Trennfläche erneut reflektiert zu werden, so daß es aus dem zusammengesetzten Prisma an derjenigen Fläche des zweiten Teilprismas austritt, welche der genannten ersten Fläche entspricht, wobei das andere bzw. zweite Lichtbündel gegenüber dem ersten Lichtbündel seitlich verschoben ist, daß ein Teil der Trennfläche mit einem polarisierenden dünnen Film (49) versehen ist, so daß die den beiden Komponenten entsprechenden Lichtbündel beim Verlassen des zusammengesetzten Prismas in zueinander rechtwinkligen Ebenen planpolarisiert sind, daß zu den optischen Einrichtungen ferner eine Objektivlinse (53) gehört,

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die so angeordnet ist, daß sie die beiden Componentenlichtbündel, die aus dem zusammengesetzten Prisma austreten, auf eine zu untersuchende Fläche (54) fallen läßt, daß sie die reflektierten Lichtbündel sammelt, und daß sie die gesammelten Lichtbündel dem zusammengesetzten Prisma erneut zuführt, damit sie zu einem einzigen Lichtbündel vereinigt werden, und daß eine Einrichtung (52) zum Ändern der Polarisation vorhanden ist, die gewährleistet, daß jedes der reflektierten Lichtbündel in das zusammengesetzte Prisma planpolarisiert eintritt, wobei jedes reflektierte Lichtbündel im rechten Winkel zu der Ebene polarisiert ist, in welcher eines der beiden Komponentenlichtbündel polarisiert ist, aus welchem das betreffende Lichtbündel erzeugt wird.

12. Interferometer nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß eine doppelbrechende, Interferenzstreifen erzeugende Einrichtung im Weg des einfallenden Lichtbündela angeordnet ist, das den optischen Einrichtungen zugeführt wird.

13. Interferometer nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß eine doppelbrechende, Interferenzstreifen erzeugende Einrichtung im Weg des einzigen Lichtbündels angeordnet ist, das durch die "ereinigung der reflektierten Lichtbündel erzeugt wird.

14. Interferometer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die optische Baugruppe (2 bis 12) zusätzlich dazu dient, gleichzeitig zwei weitere derartige zueinander kohärente Lichtbündel unter verschiedenen Einfallswinkeln auf die zu untersuchende Fläche (13) fallen zu lassen, wobei die beiden weiteren Lichtbündel spiegelbildlich zu den beiden zuerst genannten, miteinander kohärenten Lichtbündeln angeordnet sind, und daß zum Aufnehmen weiterer reflektierter Lichtbündel, die durch die Reflexion der beiden weiteren miteinander kohärenten Lichtbündel an der zu untersuchenden Fläche erzeugt werden, i'eile (9 bis 12) der optischen Einrichtungen zusätzlich dazu dienen, die beiden weiteren miteinander kohärenten Lichtbündel durch eine Amplitudenteilung eines weiteren einfallen-

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den Lichtbündels zu erzeugen, das auf die optischen Einrichtungen geleitet wird, wenn sich das Interferometer in Gebrauch befindet, so daß die weiteren reflektierten Lichtbündel mindestens teilweise zur Deckung miteinander gebracht werden, damit auch die weiteren reflektierten Lichtbündel auf eine Weise, die in Abhängigkeit von Änderungen des Abstandes von Punkten auf der zu untersuchenden Oberfläche von der Bezugsebene variiert, optisch miteinander interferieren können.

15· Interferometer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine doppelbrechende, Interferenzstreifen erzeugende Einrichtung (58) im Weg der beiden einfallenden Lichtbündel angeordnet ist, welche den optischen Einrichtungen (9 bis 12) zugeführt werden, wenn sich das Interferometer in Gebrauch befindet, und daß im Weg nur eines der beiden einfallenden Lichtbündel eine Lambda-Halbe-Platte (64·) angeordnet ist.

16. Interferometer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß eine optische Blende (62) mit zwei Öffnungen (61, 63) vorhanden ist, daß diese öffnungen dazu dienen, die einfallenden Lichtbündel den optischen Einrichtungen (9 bis 12) zuzuführen, wenn ein einfallender Lichtstrahl auf die Blende gerichtet wird, daß eine doppelbrechende, Interferenzstreifen erzeugende Einrichtung (58) im Weg des einfallenden Lichtstrahls angeordnet ist, und daß eine Lambda-Halbe-Platte (64) im Weg nur- eines der durch die beiden Öffnungen erzeugten einfallenden Lichtbündel angeordnet ist

Der Patentanwalts

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