DE2658702C3 - Method for interferometric flatness testing of a surface - Google Patents
Method for interferometric flatness testing of a surfaceInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Interferenzmusters, das die Ebenheit einer Oberfläche wiedergibt und auszumessen gestattet, durch Überlagerung zweier auf das zu vermessende Objekt projizierte Gitterbilder.The invention relates to a method for generating an interference pattern that has the flatness of a Surface reproduces and allows to measure, by superimposing two on the to be measured Object projected grid images.
Es ist bereits bekannt, ein Intcrferenzmuster zu erzeugen, welches die dreidimensionale Ausbildung der Oberfläche eines Objektes wiedergibt. Danach wird ein Gitter vor dem Objekt angeordnet und durch Bestrahlung ein Interferenzfeld erzeugt, das von der Oberfläche des Objektes zurückgespiegelt wird und durch Biegung des rückgespicgelten Interferenzfeldcs am Biegungsgitter eine die Unebenheiten der untersuchten Objektfläche wiedergebende Kurvenschar (Doppelbeugungslinien) erzeugt wird, die auf einem Beobachtungsschirm ausmeßbar ist.It is already known to generate an interference pattern, which the three-dimensional design of the Reproduces the surface of an object. Then a grid is placed in front of the object and through Irradiation creates an interference field that is reflected back from the surface of the object and by bending the reflected interference field a set of curves reproducing the unevenness of the examined object surface on the bending grid (Double diffraction lines) is generated, which can be measured on an observation screen.
Gemäß einem weiteren bekannten Verfahren wird das Bild eines Gitters durch ein Abbildungs-Linsensystciii auf die Oberfläche eines Objektes geworfen. Das auf das Objekt projizierte Bild wird von der Objektoberfläche reflektiert und bildet wiederum ein Interferenzmuster, wenn es auf das Gitter geworfen wird.According to another known method, the image of a grid is captured by an imaging lens system thrown onto the surface of an object. The image projected on the object is taken from the The surface of the object reflects and in turn forms an interference pattern when it is thrown onto the grid will.
Bei beiden bekannten Verfahren ist es schwierig, ein Interferenzmuster zu erhalten, das die Oberflächcnkonfiguration eines großen Objektes wiedergibt. Bei der zuerst erwähnten Methode muß das Cutter so groß sein wie das Objekt selbst. Bei der letzteren Methode ist es zunehmend schwierig, bei größer werdendem Objekt ein Projcktions-Linsensystem zu entwickeln, das fähig ist, das Gitterbild auf die erforderlichen Abmessungen zu vergrößern. Bei dem zuletzt erwähnten Verfahren kann der Abstand der Gitterlinien nicht unter ein bestimmtes Maß reduziert werden, da sonst störende j Brechungserscheinungen auftreten.With both known methods it is difficult to get one To obtain interference pattern that reflects the surface configuration of a large object. In the first mentioned method, the cutter must be as big as the object itself. With the latter method it is increasingly difficult to develop a projection lens system as the object becomes larger that is capable is to enlarge the grid image to the required dimensions. In the last-mentioned procedure the distance between the grid lines cannot be reduced below a certain level, otherwise disturbing j refractive phenomena occur.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches die Oberflächenebenheit eines großen Objektes wiedergibt, wobei die Abstände zwischen den Gitierli-The invention is therefore based on the object of creating a method of the type mentioned at the beginning, which reproduces the flatness of the surface of a large object, whereby the distances between the Gitierli-
K) nien vergleichsweise klein sind, und ein Projektionslinsensystem zum Abbilden eines Gittermusters auf dem Objekt nicht erforderlich ist. Außerdem soll kein Standardgitter mit dem Objekt entsprechend großen Abmessungen verwendet werden, um das GittermusterN) are comparatively small, and a projection lens system is not required for imaging a grid pattern on the object. Besides, no Standard grids with the object correspondingly large dimensions are used to make the grid pattern
ι > auf dem Objekt zu erzeugen.ι> to generate on the object.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1.
Da das Gittermuster auf dem Objekt dadurch erzeugt wird, daß eine Lichtebene auf dem Objekt fortwährendBecause the grating pattern on the object is created by having a plane of light continuously on the object
2» verlagert wird, ist kein Gitter mit großen Abmessungen oder ein optisches Bildprojektionssystem erforderlich. 2 »is relocated, a large size grid or an image projection optical system is not required.
Nachfolgend ist eine Ausführungsform der Erfindung anhand dsr Zeichnung beispielsweise beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is described below with reference to the drawing, for example. It shows
F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Projizierung einer Lichtebene, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird, undF i g. 1 shows a plan view of a device for projecting a light plane, which is used to carry out of the method according to the invention is used, and
Fig. 2 die schematische Draufsicht auf ο in optischesFig. 2 the schematic plan view of ο in optical
Jd System, das zur Erzeugung eines Interferenzmusters verwendet wird, welches die Oberflächenebenheil eines Objektes darstellt.Jd system used to generate an interference pattern is used, which represents the surface parallels of an object.
Mit der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung kann das Verfahren zur Erzeugung eines InterferenzmustersWith the device shown in FIG. 1, the method for generating an interference pattern
υ entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt werden. Ein Lichtstrahl L I, der von einer Lichtquelle I, z. B. einer Lascrsirahlquellc ausgeht, geht durch eine Linse 2 mit langer Brennweite, welche den Lichtstrahl auf die Oberfläche eines Objektes O fokussiert, für das ein Intcrferenzmuster erhallen werden soll. Hinter der Linse 2 mit langer Brennweite ist eine weitere zylindrische Linse 3 angeordnet, die den Lichtstrahl auseinanderzieht, um eine Lichtebene zu bilden. Hinter der zylindrischen Linse 3 ist ein Spiegel 4 angeordnet, welcher die Lichtebene gegen das Objekt O reflektiert, wobei der Spiegel 4 um eine vertikale Achse drehbar ist.υ are carried out according to the method according to the invention. A light beam L I emanating from a light source I, e.g. B. a Lascrsirahlquellc goes through a lens 2 with a long focal length, which focuses the light beam on the surface of an object O , for which an interference pattern is to be obtained. Behind the lens 2 with a long focal length, another cylindrical lens 3 is arranged, which pulls the light beam apart in order to form a light plane. A mirror 4 is arranged behind the cylindrical lens 3, which reflects the light plane against the object O , the mirror 4 being rotatable about a vertical axis.
In den Weg des Lichtstrahls L I zwischen Lichtquelle t und Linse 2 wird ein rotierender Sektor 5 eingeführt,A rotating sector 5 is introduced into the path of the light beam L I between light source t and lens 2,
κι der den Lichtstrahl L 1 periodisch unterbricht. Sektor 5 ist an einer Welle 6 befestig;, die ein Zahnrad 7 aufweist, das mit einem anderen Zahnrad 8 in Eingriff steht. Zahnrad 8 wird von einem Motor M über Zahnräder 9 und 10 in Drehung versetzt. Die Zahnräder 8 und 9 sindκι which interrupts the light beam L 1 periodically. Sector 5 is attached to a shaft 6 which has a gear 7 which meshes with another gear 8. Gear wheel 8 is set in rotation by a motor M via gear wheels 9 and 10. The gears 8 and 9 are
γ, an einer Welle Il befestigt, die auf einem Teil ihrer Länge als Schraubspindel ll<i ausgebildet ist. Auf der Schraubspindel 11.7 ist ein Gleitstück 14 mit einer mit Innengewinde versehenen Bohrung montiert, das mit der Schraubspindel 1 l.-i in Eingriff steht, so daß sich das γ, attached to a shaft II, which is designed as a screw spindle II <i over part of its length. On the screw spindle 11.7, a slider 14 is mounted with an internally threaded bore, which is in engagement with the screw spindle 1 l.-i, so that the
H) Gleitstück 14 entlang der Welle 11 bewegt, wenn die Schraubspindel 11.7 zusammen mit Welle Il rotiert. Der Spiegel 4 ist auf einer Riemenscheibe 12 montiert, die mit einer anderen Riemenscheibe 13 mittels eines endlosen Riemens 17 verbunden isl. An einem Ende derH) Slider 14 moves along shaft 11 when the Screw spindle 11.7 rotates together with shaft II. Of the Mirror 4 is mounted on a pulley 12 which connected to another pulley 13 by means of an endless belt 17. At one end of the
ι- /weiten Riemenscheibe 13 ist ein Hebel 16 derart befestigt, daß der Hebel 16 und die zweite Riemenscheibe 13 wie ein einziger Körper um die Achse der zweiten Riemenscheibe 13 verschwenkbar sind.ι- / wide pulley 13 is a lever 16 of this type attached that the lever 16 and the second pulley 13 like a single body around the axis of the second Pulley 13 are pivotable.
Im anderen Ende des Hebels 16 ist ein langgestreckter Schlitz 16a angeordnet, der mil einem Stift 15 in Eingriff steht, welcher an dem Gleitstück 14 befestigt ist. Wenn sich dahei die Welle 11 dreht, bewegt sich das Gleitstück 14 entlang der Welle U und Hebel 16 wird um die Achse der zweiten Riemenscheibe 13 verschwenkt und dreht dabei die erste Riemenscheibe 12 und den Spiegel 4 mittels des Riemens 17. Der Spiegel 4 ist auf der Riemenscheibe 12 in einer solchen Lage befestigt, daß sich die Fläche des Spiegels 4 über die Drehachse von Riemenscheibe 12 hinwegerstreckt, so daß die Oberfläche des Spiegels vom Lichtstrahl L 1 der Lichtquelle 1 in der Drehachse von Riemenscheibe 12 getroffen wird.In the other end of the lever 16 there is an elongated slot 16a which is engaged with a pin 15 which is attached to the slide 14. When the shaft 11 rotates, the slider 14 moves along the shaft U and lever 16 is pivoted about the axis of the second pulley 13 and rotates the first pulley 12 and the mirror 4 by means of the belt 17. The mirror 4 is open of the pulley 12 in such a position that the surface of the mirror 4 extends beyond the axis of rotation of the pulley 12 so that the surface of the mirror is struck by the light beam L 1 of the light source 1 in the axis of rotation of the pulley 12.
Wenn sich daher Welle 11 dreht, verändert der Spiegel 4 die Richtung der Reflexion der Lichtebene, wobei gleichzeitig der Sektor 5 periodisch den Lichtstrahl 1 unterbricht, so daß das Licht intermittierend auf das Objekt O auftrifft. Die Lichtebene wird daher auf das Objekt O intermittierend in einer solchen Weise projiziert, daß eine Projektion paralleler Lichtebenen erfolgt, die zusammengenommen die Projektion eines Gittermusters simulieren. Durch Überlagerung des so auf das Objekt O projizieren Gittermusters mit einem Standardgitler wird ein Interferenzmuster erhalten, das die Ebenheit der Oberfläche des Objektes O wiedergibt.Therefore, when the shaft 11 rotates, the mirror 4 changes the direction of reflection of the light plane, at the same time the sector 5 periodically interrupts the light beam 1 so that the light strikes the object O intermittently. The plane of light is therefore intermittently projected onto the object O in such a manner that there is a projection of parallel planes of light which, taken together, simulate the projection of a grid pattern. By superimposing a standard grating on the grating pattern projected onto the object O in this way , an interference pattern is obtained which reproduces the flatness of the surface of the object O.
In der vorbeschriebenen Anordnung der Vorrichtung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, ist wichtig, daß der Durchmesser der ersten Riemenscheibe 12 zweimal so grcß ist wie derjenige der zweiten Riemenscheibe ί J, so daß die Winkelgeschwindigkeit der ersten Riemenscheibe 12 halb so groß ist, wie diejenige der zweiten Riemenscheibe 13. Da der Reflexionswinkel des vom rotierenden Spiegel 4 reflektierten Lichtes sich mil einer Winkelgeschwindigkeit ändert, die doppelt so hoch ist wie diejenige der Rotation von Riemenscheibe 12, wird die Winkelgeschwindigkeit der Veränderung in Richtung der vom Spiegel 4 reflektierten Lichtebene gleich derjenigen der Drehung bzw. Verschwenkung des Hebels 16. Dadurch ist sichergestellt, daß die Reflcxionsrichtung der vom Spiegel 4 reflektierten Lichtebene ständig parallel zur Richtung des Hebels 16 liegt, wie dies in F i g. 1 dargestellt ist.In the above arrangement of the device, as shown in Fig. 1, it is important that the Diameter of the first pulley 12 is twice that of the second pulley ί J, so that the angular velocity of the first pulley 12 is half as great as that of the second Pulley 13. Since the angle of reflection of the light reflected from the rotating mirror 4 varies with a Changes angular velocity which is twice that of the rotation of pulley 12, becomes the angular velocity of the change in the direction of the light plane reflected by the mirror 4 is the same that of the rotation or pivoting of the lever 16. This ensures that the direction of reflection the light plane reflected by the mirror 4 is constantly parallel to the direction of the lever 16, as this in FIG. 1 is shown.
Da das Gleitstück 14 bei einer Drehung der Schraubspindel 11;) mit einer konstanten Geschwindigkeit entlang der Welle 11 gleitet, bewegt sich auch die Stelle, an welch\:r die Lichtebene auf die Oberfläche des Objektes O trifft, mit konstanter Geschwindigkeit in einer Richtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Gleitstückes 14 (vorausgesetzt jedoch, daß die Oberflache des Objektes O sich parallel zur Welle 11 erstreckt). Der Abstand der parallelen Lichtebenen, die auf das Objekt O projiziert werden, ist somit konstant. Mit anderen Worten, da Sektor 5 sich mit konstanter Geschwindigkeit dreht und den Lichtstrahl L 1 periodisch unterbricht und da die Stelle, an welcher die Lichtebene von Spiegel 4 auf die Oberfläche des Objektes O auftrifft, sich mit konstanter Geschwindigkeit verschiebt, besteht das auf der Oberfläche des Objektes O gebildete Musler aus einer Reihe paralleler Linien, die einen gleichen Abstand zueinander aufweisen. Since the sliding piece 14 slides at a constant speed along the shaft 11 when the screw spindle 11;) rotates, the point at which the light plane hits the surface of the object O also moves at a constant speed in the opposite direction to the direction of movement of the slider 14 (provided, however, that the surface of the object O extends parallel to the shaft 11). The distance between the parallel light planes that are projected onto the object O is therefore constant. In other words, since sector 5 rotates at constant speed and periodically interrupts the light beam L 1 and since the point at which the light plane from mirror 4 strikes the surface of object O shifts at constant speed, this exists on the surface of the object O formed muscles from a series of parallel lines that are equidistant from one another.
Ein optisches System, das zur Erzeugung eines Interferenzmusters geeignet ist, ist in F i g. 2 dargestellt,An optical system suitable for generating an interference pattern is shown in FIG. 2 shown,
1-5 wobei ein Standardgiiter C zwischen einer Projektionslinse La und einer Kondensorlinse Lb und eine Kamera C hinter der Kondensorlinse Lb angeordnet ist. Die Standardebene des Objektes O ist mit Sbezeichnet. Der Abstand zwischen der Projektionslinse La und der Standardebene Sist mit b bezeichnet und ist gleich dem Abstand zwischen der Standardebene S und der Drehachse des Spiegels 4. In diesem Fall wird der Abstand P\ des vom Spiegel 4 auf die Standardebene S projizierten Gitters entsprechend der folgenden Formel1-5 wherein a standard glass C is arranged between a projection lens La and a condenser lens Lb and a camera C is arranged behind the condenser lens Lb. The standard plane of the object O is labeled S. The distance between the projection lens La and the standard plane S is denoted by b and is equal to the distance between the standard plane S and the axis of rotation of the mirror 4. In this case, the distance P \ of the grating projected from the mirror 4 onto the standard plane S becomes as follows formula
2-, bestimmt, wobei P0 den Abstand des Standardgittcrs G und /"die Brennweite der Projektionslinse La bedeuten:2-, determined, where P 0 means the distance of the standard grating G and / "means the focal length of the projection lens La :
jo Durch Abbildung eines Gittermusters auf der Standardebene 5 unter Verwendung der Einrichtung gemäß Fig. 1 und bei F.rfüllung der obigen Formel (1) wird das von Oberflächenunebenheiten des Objektes O verfälschte Giuerbild mit dem Standardbild G überla-jo By mapping a grid pattern on the standard plane 5 using the device according to FIG. 1 and if the above formula (1) is fulfilled, the Giuer image falsified by surface unevenness of the object O is overlaid with the standard image G
H gert, um ein Interferenzmuster zu erzeugen, das die Oberflächenebenheit des Objektes repräsentiert. Das Interferenzmuster wird mit der Kamera C aufgenommen. H gert to generate an interference pattern that represents the surface flatness of the object. The interference pattern is recorded with the camera C.
In der vorbeschriebenen Ausführungsfonn der Erfindung wird der von der Lichtquelle 1 ausgehende Lichtstrahl durch eine zylindrische Linse 3 in eine Lichtebene umgewandelt. Es ist jedoch auch möglich, den Lichtstrahl zui Abtastung des Objektes durch Verwendung eines rotierenden Spiegels od. dgl. zuIn the above-described embodiment Invention is the emanating from the light source 1 light beam through a cylindrical lens 3 in a Light plane converted. However, it is also possible to scan the object through the light beam Use of a rotating mirror or the like. To
4·, erzeugen. In diesem Fall wäre die Abtastrichtung des Lichtes vertikal, d. h. parallel zur Lichtebene gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform. In diesem Sinne kann auch der vertikal abtastende bzw. abgelenkte Lichtstrahl, der zur Bildung einer äquivalenten Licht-4 ·, generate. In this case the scanning direction would be the Light vertical, d. H. parallel to the light plane according to the embodiment shown in FIG. 1. In this sense the vertically scanning or deflected light beam, which is used to form an equivalent light beam, can also
-,(i ebene führt, ebenfalls als Lichtebene im Sinne der Erfindung bezeichnet weiden.-, (i level leads, also as light level in the sense of Invention denotes willows.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19762658702 DE2658702C3 (en) | 1976-12-23 | 1976-12-23 | Method for interferometric flatness testing of a surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19762658702 DE2658702C3 (en) | 1976-12-23 | 1976-12-23 | Method for interferometric flatness testing of a surface |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2658702A1 DE2658702A1 (en) | 1978-07-06 |
| DE2658702B2 DE2658702B2 (en) | 1979-07-12 |
| DE2658702C3 true DE2658702C3 (en) | 1980-03-20 |
Family
ID=5996539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19762658702 Expired DE2658702C3 (en) | 1976-12-23 | 1976-12-23 | Method for interferometric flatness testing of a surface |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2658702C3 (en) |
-
1976
- 1976-12-23 DE DE19762658702 patent/DE2658702C3/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2658702B2 (en) | 1979-07-12 |
| DE2658702A1 (en) | 1978-07-06 |
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