DE3623244A1 - CONTACTLESS INTERFEROMETRIC SENSOR FOR INCREMENTAL SCANNING OF VARIOUS INTERFERENCE STRUCTURES - Google Patents

CONTACTLESS INTERFEROMETRIC SENSOR FOR INCREMENTAL SCANNING OF VARIOUS INTERFERENCE STRUCTURES

Info

Publication number
DE3623244A1
DE3623244A1 DE19863623244 DE3623244A DE3623244A1 DE 3623244 A1 DE3623244 A1 DE 3623244A1 DE 19863623244 DE19863623244 DE 19863623244 DE 3623244 A DE3623244 A DE 3623244A DE 3623244 A1 DE3623244 A1 DE 3623244A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
splitter
beam splitter
interferometer
aperture
measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19863623244
Other languages
German (de)
Inventor
Gerd Prof Dr Sc Techn Jaeger
Hans Dr Ing Buechner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FEINMESSZEUGFABRIK SUHL GMBH, O-6000 SUHL, DE
Original Assignee
SUHL FEINMESSZEUGFAB VEB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SUHL FEINMESSZEUGFAB VEB filed Critical SUHL FEINMESSZEUGFAB VEB
Publication of DE3623244A1 publication Critical patent/DE3623244A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02Interferometers
    • G01B9/02055Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
    • G01B9/02056Passive reduction of errors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02Interferometers
    • G01B9/02055Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
    • G01B9/02056Passive reduction of errors
    • G01B9/02061Reduction or prevention of effects of tilts or misalignment
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2290/00Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
    • G01B2290/45Multiple detectors for detecting interferometer signals

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

Interferometer können für die Messung aller physikalisch- technischen Größen eingesetzt werden, deren Einfluß eine Änderung des optischen Gangunterschieds bewirkt. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung bei solchen Meßaufgaben eingesetzt werden, bei denen durch das Meßobjekt Änderungen der Interferenzstruktur während der Messung verursacht werden. Diese besondere Eigenschaft der Erfindung macht die berührungslose interferometrisch-inkrementale Messung bei auf Ebenheit zu prüfenden Planflächen, z. B. Spiegel, Si-Scheiben, Plattenspeichern möglich, sie erlaubt aber auch den Einsatz von ebenen Spiegeln in den Meß- und Referenzarmen der Interferometer, ohne gleichzeitig die Forderung stellen zu müssen, daß diese streng parallel zu führen sind, und es ist auch die optisch berührungslose Antastung sphärischer und asphärischer Flächen möglich sowie ferner der Einsatz in Druckmeßkammern, wo durch das zu- oder abströmende Gas Verwirbelungen der Interferenzstruktur verursacht werden.Interferometers can be used to measure all physical technical variables are used, the influence of which is a change of the optical path difference. In particular the present invention can be used for such measurement tasks in which changes in the Interference structure caused during the measurement. This particular property of the invention makes it non-contact interferometric-incremental measurement with flatness plan areas to be checked, e.g. B. mirrors, Si disks, Disk storage possible, but it also allows use of plane mirrors in the measuring and reference arms of the interferometer, without having to make the request at the same time, that these are to be carried out strictly in parallel, and it is also that optically non-contact probing more spherical and aspherical Areas possible as well as the use in pressure measuring chambers, where by the inflowing or outflowing gas swirls of the interference structure caused.

Es wurde bereits ein Interferometer insbesondere zur inkrementalen Abtastung veränderlicher Interferenzstrukturen vorgeschlagen, bei dem sich u. a. zwischen dem Interferometerteiler und dem Strahlteiler eine Blende befindet und der Strahl durch die Blende im Strahlteiler in Teilstrahlen geteilt ist und in den Strahlwegen je ein fotoelektrischer Empfänger angeordnet ist.An interferometer has already been used, particularly for incremental ones Scanning of variable interference structures proposed, where u. a. between the interferometer divider and the beam splitter has an aperture and the beam is divided into partial beams by the aperture in the beam splitter and a photoelectric receiver is arranged in the beam paths is.

Nachteilig ist dabei, daß bei Winkeländerungen des ebenen Meßspiegels bzw. der ebenen Meßfläche der aus dem Meßarm des Interferometers herrührende und durch die Blende hindurchtretende Strahlanteil gegenüber dem aus dem Referenzarm des Interferometers herrührenden und durch die Blende hindurchtretenden Strahlanteil um die doppelte Winkeländerung der Meßfläche winkelversetzt wird und die Möglichkeit besteht, daß in einem von diesem Winkel und dem Blendendurchmesser abhängigen Abstand hinter der Blende die von den Meß- und Referenzstrahlen herrührenden Anteile sich soweit voneinander entfernt haben, daß es nicht mehr zur Interferenz dieser Anteile kommt. Dieser Fall tritt insbesondere dann auf, wenn das Interferometer für eine relativ große Kippung der Meßfläche und einen dadurch bedingten kleinen Blendendurchmesser konzipiert wird.The disadvantage here is that with changes in the angle of the flat measuring mirror or the flat measuring surface from the measuring arm of the interferometer originating and passing through the aperture Beam proportion compared to that from the reference arm of the interferometer originating and passing through the aperture Beam fraction by twice the change in the angle of the measuring surface  is offset and there is a possibility that in one distance dependent on this angle and the aperture diameter behind the aperture is that of the measuring and reference beams originating parts are so far apart that there is no longer any interference of these parts. This Fall occurs particularly when the interferometer for a relatively large tilt of the measuring surface and thereby conditional small aperture diameter is designed.

Ziel der Erfindung ist es, die technisch bedingte Grenze des Anwendungsbereiches eines berührungslosen interferometrischen Sensors zur inkrementalen Abtastung veränderliche Interferenzstrukturen zu erweitern.The aim of the invention is to limit the technical limit of Scope of a non-contact interferometric Sensor for incremental scanning variable interference structures to expand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen berührungslosen interferometrischen Sensor zur inkrementalen Abtastung veränderlicher Interferenzstrukturen zu schaffen, bei dem der zulässige Kippwinkel der Meßfläche vergrößert ist.The invention has for its object a non-contact interferometric sensor for incremental scanning to create variable interference structures in which the permissible tilt angle of the measuring surface is increased.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in den beiden Strahlwegen des Strahlteilers je ein optisch abbildendes Element angeordnet ist und daß sich in jeweils einem Bild der Blende ein fotoelektrischer Empfänger befindet.According to the invention the object is achieved in that in the Both beam paths of the beam splitter each have an optical image Element is arranged and that each one picture the aperture is a photoelectric receiver.

Ordnet man in einem Interferometer, insbesondere zur inkrementalen Abtastung veränderlicher Interferenzstrukturen, an den beiden Ausgängen des Strahlteilers jeweils eine Linse an, dann wird sich die zwischen Interferometerteiler und Strahlteiler befindliche Blende durch beide Linsen reell in die entsprechenden Bildebenen abgebildet. Wird in einer solchen Anordnung der ebene Meßspiegel gegenüber dem ankommenden Meßstrahl gekippt, werden die von der Blende hindurchgelassenen und sich aufgrund der Winkelversetzung zwischen dem reflektierten Meßstrahl und dem Referenzstrahl hinter der Blende voneinander entfernenden Strahlbündel durch die Linse am Ort des Bildes der Linse wieder vereinigt und erneut zur Interferenz gebracht. Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.One assigns in an interferometer, especially to the incremental Sampling of variable interference structures on the a lens at each of the two outputs of the beam splitter, then will be the one between the interferometer splitter and the beam splitter located aperture through both lenses real in the corresponding Image planes shown. Will be in such an arrangement the level measuring mirror is tilted in relation to the incoming measuring beam, are those let through the aperture and themselves due to the angular displacement between the reflected measuring beam and the reference beam behind the aperture from each other removing beam through the lens at the location of the image the lens reunited and brought to interference again.  In the following, the invention is to be illustrated using an exemplary embodiment are explained in more detail.

In Fig. 1 ist ein Interferometer dargestellt, bestehend aus einem Interferometerteiler 1 und einem Strahlteiler 2. Der monochromatische Laserstrahl 3 tritt in den Interferometerteiler 1 ein, wo er an der Teilerschicht 4 in Meßstrahl 5 und Referenzstrahl 6 geteilt wird. Meßstrahl 5 trifft auf den Meßreflektor 7 und wird von dort zur Teilerschicht 4 zurückreflektiert. Referenzstrahl 6 trifft auf den Referenzreflektor 8 und wird ebenfalls zur Teilerschicht 4 zurückreflektiert, wo es zur Interferenz zwischen Meßstrahl 5 und Referenzstrahl 6 kommt und das Ergebnis ist der mit der Interferenzstruktur modulierte Strahl 9. Von diesem Strahl 9 wird ein Strahlanteil 10 durch die Blende 11 hindurchgelassen und an der Teilerschicht 12 im Strahlteiler 2 in die Teilstrahlen 13 und 14 aufgeteilt. An den beiden Austrittsflächen des Strahlteilers 2 befinden sich die optisch abbildenden Elemente 15 und 16, durch die die Blende 11 abgebildet wird. Das optisch abbildende Element 15 erzeugt von der Blende 11 das Bild 17 und das optisch abbildende Element 16 erzeugt das Bild 18. Am Ort der Blendenbilder 17 und 18 befinden sich die fotoelektrisch- aktiven Flächen der Fotodetektoren 19 und 20.In Fig. 1, an interferometer is shown consisting of an interferometer splitter 1 and a beam splitter 2. The monochromatic laser beam 3 enters the interferometer splitter 1 , where it is divided into measuring beam 5 and reference beam 6 at the splitting layer 4 . Measuring beam 5 strikes the measuring reflector 7 and is reflected back from there to the divider layer 4 . Reference beam 6 strikes reference reflector 8 and is also reflected back to splitter layer 4 , where interference occurs between measuring beam 5 and reference beam 6 and the result is beam 9 modulated with the interference structure. A beam portion 10 of this beam 9 is passed through the diaphragm 11 and divided into the partial beams 13 and 14 at the splitter layer 12 in the beam splitter 2 . The optically imaging elements 15 and 16 , through which the diaphragm 11 is imaged, are located on the two exit surfaces of the beam splitter 2 . The optically imaging element 15 generates the image 17 from the diaphragm 11 and the optically imaging element 16 generates the image 18 . The photoelectrically active surfaces of the photodetectors 19 and 20 are located at the location of the aperture images 17 and 18 .

  • Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen  1 - Interferometerteiler
     2 - Strahlteiler
     3 - monochromatischer Laserstrahl
     4 - Teilerschicht im Interferometerteiler
     5 - Meßstrahl
     6 - Referenzstrahl
     7 - Meßreflektor
     8 - Referenzreflektor
     9 - aus der Interferenz zwischen Meßstrahl 5 und Referenzstrahl 6 hervorgegangener Strahl
    10 - Teil des Strahls 9, der von der Blende 11 hindurchgelassen wird
    11 - Blende zwischen Interferometerteiler 1 und Strahlteiler 2
    12 - Teilerschicht im Strahlteiler 2
    13, 14 - Teilstrahl nach Teilerschicht 12
    15, 16 - optisch abbildendes Element am Ausgang des Strahlteilers 2
    17, 18 - Bild der Blende 11
    19, 20 - Komponente zur Abtastung der Interferenzstruktur (z. B. fotoelektrischer Empfänger)
    List of the reference numerals 1 used - interferometer divider
    2 - beam splitter
    3 - monochromatic laser beam
    4 - divider layer in the interferometer divider
    5 - measuring beam
    6 - reference beam
    7 - measuring reflector
    8 - reference reflector
    9 - beam resulting from the interference between measuring beam 5 and reference beam 6
    10 - part of the beam 9 which is let through the aperture 11
    11 - aperture between interferometer splitter 1 and beam splitter 2
    12 - splitter layer in the beam splitter 2
    13, 14 - sub-beam after sub-layer 12
    15, 16 - optically imaging element at the output of the beam splitter 2
    17, 18 - image of aperture 11
    19, 20 - component for scanning the interference structure (e.g. photoelectric receiver)

Claims (1)

1. Berührungsloser interferometrischer Sensor zur inkrementalen Abtastung veränderlicher Interferenzstrukturen, bestehend aus einer monochromatischen Strahlungsquelle, reflektierenden, polarisationsoptischen und optisch doppelbrechenden Elementen sowie einem Interferometerteiler und einem Strahlteiler und einer zwischen dem Interferometerteiler und dem Strahlteiler angeordneten Blende und weiterhin einem zwischen dem Interferometerteiler und dem Strahlteiler angeordneten ersten Strahlspalter und einem dem ersten Strahlspalter nachgeschalteten zweiten Strahlspalter und zwei zeilenförmigen Anordnungen aus integrierten fotoelektrischen Abtastelementen, von denen jeweils eine in einem vom zweiten strahlspaltererzeugten Teilstrahl angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, daß in den Strahlwegen (13), (14) des Strahlteilers (2) je ein optisch abbildendes Element (15), (16) angeordnet ist und daß sich in jeweils einem Bild (17), (18) der Blende (11) Komponenten (19), (20) zur Abtastung der Interferenzstruktur befinden.1.Non-contact interferometric sensor for incremental scanning of variable interference structures, consisting of a monochromatic radiation source, reflecting, polarization-optical and optically birefringent elements as well as an interferometer splitter and a beam splitter and an aperture arranged between the interferometer splitter and the beam splitter and also one arranged between the interferometer splitter and the beam splitter first beam splitter and a second beam splitter connected downstream of the first beam splitter and two linear arrangements of integrated photoelectric scanning elements, one of which is arranged in a partial beam generated by the second beam splitter, characterized in that in the beam paths ( 13 ), ( 14 ) of the beam splitter ( 2 ) each an optically imaging element ( 15 ), ( 16 ) is arranged and that in one image ( 17 ), ( 18 ) of the diaphragm ( 11 ) components ( 19 ), ( 20 ) z ur sampling of the interference structure.
DE19863623244 1985-12-23 1986-07-10 CONTACTLESS INTERFEROMETRIC SENSOR FOR INCREMENTAL SCANNING OF VARIOUS INTERFERENCE STRUCTURES Ceased DE3623244A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DD28497685 1985-12-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3623244A1 true DE3623244A1 (en) 1987-06-25

Family

ID=5574830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19863623244 Ceased DE3623244A1 (en) 1985-12-23 1986-07-10 CONTACTLESS INTERFEROMETRIC SENSOR FOR INCREMENTAL SCANNING OF VARIOUS INTERFERENCE STRUCTURES

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE3623244A1 (en)
FR (1) FR2592152B1 (en)
GB (1) GB2184866B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4427317A1 (en) * 1994-08-02 1996-02-08 Zeiss Carl Jena Gmbh Interferometer using laser assembly for testing surfaces of optical elements or entire optical systems

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2555646A (en) * 2016-11-03 2018-05-09 Mbda Uk Ltd Interferometric position sensor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2509556A1 (en) * 1974-03-05 1975-10-16 Nat Res Dev INTERFEROMETER
US4498773A (en) * 1983-05-04 1985-02-12 Rockwell International Corporation Pencil beam interferometer
US4512661A (en) * 1982-09-02 1985-04-23 The United States Of America As Represented By The Aministration Of The National Aeronautics And Space Administration Dual differential interferometer
DD229208A1 (en) * 1984-11-22 1985-10-30 Ilmenau Tech Hochschule INTERFEROMETERS, ESPECIALLY FOR INCREMENTAL CHARACTERIZATION OF CHANGED INTERFERENCE STRUCTURES

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1195840A (en) * 1967-01-10 1970-06-24 Barringer Research Ltd Scanning Interferometer Using Wedge for Producing Fringes
DE1547403A1 (en) * 1967-01-25 1969-12-18 Leitz Ernst Gmbh Evaluation method for interferometer
DD201191B1 (en) * 1981-09-24 1987-07-15 Ilmenau Tech Hochschule KIPPINVARIANT INTERFEROMETER WITH LEVELS MIRROR
US4558952A (en) * 1983-02-22 1985-12-17 Kules Vladimir P Method for measuring an optical length of light path and a laser interferometer for carrying same into effect
DD234070A1 (en) * 1985-01-18 1986-03-19 Ilmenau Tech Hochschule INTERFEROMETRIC MULTI COORDINATE MEASURING DEVICE
DE3612157A1 (en) * 1985-04-26 1986-11-06 VEB Feinmeßzeugfabrik Suhl, DDR 6000 Suhl INTERFEROMETRIC-INCREMENTAL DEVICE FOR LEVEL MEASUREMENT

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2509556A1 (en) * 1974-03-05 1975-10-16 Nat Res Dev INTERFEROMETER
US4512661A (en) * 1982-09-02 1985-04-23 The United States Of America As Represented By The Aministration Of The National Aeronautics And Space Administration Dual differential interferometer
US4498773A (en) * 1983-05-04 1985-02-12 Rockwell International Corporation Pencil beam interferometer
DD229208A1 (en) * 1984-11-22 1985-10-30 Ilmenau Tech Hochschule INTERFEROMETERS, ESPECIALLY FOR INCREMENTAL CHARACTERIZATION OF CHANGED INTERFERENCE STRUCTURES

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4427317A1 (en) * 1994-08-02 1996-02-08 Zeiss Carl Jena Gmbh Interferometer using laser assembly for testing surfaces of optical elements or entire optical systems
DE4427317C2 (en) * 1994-08-02 1999-04-01 Zeiss Carl Jena Gmbh Interferometer for testing optical elements

Also Published As

Publication number Publication date
GB8630195D0 (en) 1987-01-28
GB2184866B (en) 1990-03-21
GB2184866A (en) 1987-07-01
FR2592152A1 (en) 1987-06-26
FR2592152B1 (en) 1991-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10163027B4 (en) Object location determination method and a device using this method
DE10392881B4 (en) Frequency-scanning interferometer with diffuse-reflecting reference surface
DE102004059400A1 (en) A system and method for using a side-mounted interferometer to capture position information
DE102017009099A1 (en) PHASE SHIFTING INTERFEROMETER AND SHAPING METHOD
EP2619526B1 (en) Autocollimator telescope having a camera
EP1636544B1 (en) Optical inclinometer
DE2506675A1 (en) OPTICAL INTERFEROMETER
EP1805476B1 (en) Interferometer comprising a mirror assembly for measuring an object to be measured
EP2276999B1 (en) Optical arrangement for illuminating a measured object, and interferometric arrangement for measuring surfaces of a measured object
DE3623244A1 (en) CONTACTLESS INTERFEROMETRIC SENSOR FOR INCREMENTAL SCANNING OF VARIOUS INTERFERENCE STRUCTURES
DE3928488A1 (en) INTERFEROMETRIC MEASURING SYSTEM
DE10317387B4 (en) Compact beam tracing optical device for eliminating beam divergence
DE3540856C2 (en)
DE3112633A1 (en) "TWO-STAGE INTERFEROMETER"
DE3226137A1 (en) TILT-INVARIANT INTERFEROMETER WITH LEVEL MIRRORS
DE102020102959B4 (en) Surface measuring system and method for measuring a surface of a test piece
DE19544253B4 (en) Method for dispersion compensation in interferometers with non-symmetrical to the reference beam path ausgefehltem object beam path
DD300046A7 (en) Projection interferometer
DE4432313C2 (en) Device for examining surface topographies using strip triangulation
DE3633681A1 (en) Device for determining the distance between two bodies
DE4024977A1 (en) Two beam interferometer with multiple scanning of reference beam - achieves compensation of errors by matching angle of incidence to number scans
DE102022210369A1 (en) Measuring arrangement for determining the position of a movable component, optical system, in particular microlithographic projection exposure system
DD291831A5 (en) ARRANGEMENT FOR CONTACTLESS MEASUREMENT OF FORM DIFFUS SPREADING OBJECTS
DE2202207A1 (en) Device for measuring rotary movements
DE3515399A1 (en) Device for measuring alignment and straightness

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: FEINMESSZEUGFABRIK SUHL GMBH, O-6000 SUHL, DE

8131 Rejection